Pourrons-nous jamais à charger le téléphone de la Wi-Fi des signaux?

Nos yeux sont configurés uniquement sur une bande étroite d'éventuelles longueurs d'onde du rayonnement électromagnétique, de l'ordre de 390-700 nanomètres. Si vous pouviez voir le monde à différentes longueurs d'onde, vous sauriez que dans la zone urbaine vous éclairées, même dans l'obscurité — partout, le rayonnement infrarouge, les micro-ondes et les ondes radio. Une partie de ce rayonnement électromagnétique de l'environnement est émis par les objets qui dispersent partout leurs électrons, et une partie transfère les signaux et les signaux qui sont à la base de nos systèmes de communication. Tout ce rayonnement est également transporte de l'énergie.

Que, si nous pouvions utiliser l'énergie des ondes électromagnétiques?

Les Chercheurs du Mit ont présenté une étude parue dans la revue Nature, où est décrit en détail, comme l'ont procédé à la mise en œuvre pratique de cet objectif. Ils ont développé le premier entièrement изгибаемое un dispositif qui peut convertir l'énergie des signaux Wi-Fi dans les adapté à l'utilisation de l'électricité à courant continu.

N'Importe quel appareil qui peut convertir les signaux de courant alternatif (AC) en courant continu (DC), appelé ректенной: выпрямляющей l'antenne (rectifying antenna). L'antenne capte le rayonnement électromagnétique, le convertir en courant alternatif. Puis il passe au travers de la diode, qui le convertit en courant continu pour l'utilisation dans des circuits électriques.

Pour la Première fois ректенны ont été proposées dans les années 1960 et est même utilisé pour la démonstration d'un modèle d'hélicoptère, entraînées par radar guidées, en 1964, l'inventeur de William Brown. À ce stade, futuristes ont déjà rêvé de la transmission sans fil d'énergie sur de grandes distances, et même l'utilisation d'un ректенн pour la collecte spatiale de l'énergie solaire avec des satellites et de la transmission vers la Terre.

Optique ректенна

Aujourd'Hui, les nouvelles technologies travailler dans наномасштабах permettent à beaucoup de nouveau. En 2015, des chercheurs de l'institut de technologie de Géorgie ont rassemblé la première optique ректенну, capable de faire face avec les hautes fréquences dans le spectre visible, de nanotubes de carbone.

Jusqu'à ce que ces nouvelles optiques ректенны ont une ont une faible efficacité, d'environ 0,1 pour cent, et ne peut donc pas rivaliser avec une efficacité de panneaux solaires photovoltaïques. Mais la limite théorique pour une cellule solaire à base de ректенн, sans doute plus élevé que la limite de Shockley-Кьюссера pour les panneaux solaires, et peut atteindre 100% de l'éclairage de rayonnement à une certaine fréquence. Cela rend possible l'efficace de la transmission sans fil d'énergie.

La Nouvelle partie de l'appareil, fabriqué par le MIT, utilise les avantages de la souplesse des fréquences radio de l'antenne, ce qui peut capturer des longueurs d'onde associées à des signaux Wi-Fi, et de les convertir en courant alternatif. Puis, au lieu de la traditionnelle diode pour convertir le courant continu, le nouveau dispositif implique «à deux dimensions» semi-conducteurs, l'épaisseur de quelques atomes, créant ainsi une tension qui peut être utilisé pour l'alimentation des appareils portables, de capteurs, d'appareils médicaux ou de l'électronique grand place.

La Nouvelle ректенны se compose de tels «deux dimensions» (2D) des matériaux de bisulfure de molybdène (MoS2), qui est à seulement trois d'un atome d'épaisseur. L'une de ses propriétés remarquables est de réduire la capacité parasite — la tendance des matériaux dans des circuits électriques à agir dans le rôle de condensateurs qui maintiennent une certaine quantité de charge. Dans l'électronique à courant continu, il peut limiter la vitesse des convertisseurs de signaux et de la capacité des dispositifs de répondre à de hautes fréquences. De nouvelles ректенны de bisulfure de molybdène ont une capacité parasite rare en dessous de ceux qui ont été développés jusqu'à présent, qui permet à l'appareil de capturer des signaux jusqu'à 10 Ghz, y compris dans la gamme typique des périphériques Wi-Fi.

Un tel système, il y aurait moins de problèmes avec les batteries: son cycle de vie aurait été beaucoup plus long, les appareils électriques заряжались de rayonnement ambiant et n'aurait pas été nécessaire de recycler les composants, comme dans le cas des batteries.

«Que, si nous pouvions développer des systèmes électroniques qui enroulez autour du pont ou qui накроем entière de l'autoroute, les murs de notre bureau, et donnons de l'électronique de l'intelligence de tout ce qui nous entoure? Comment allez-vous maintenir l'énergie de toute cette électronique?», pose la question de co-auteur des travaux de Thomas Palacios, professeur au département de génie électrique et d'informatique au Mit. «Nous avons inventé une nouvelle façon de manger des systèmes électroniques de l'avenir».

L'Utilisation de la 2D de matériaux bon marché pour produire de l'électronique flexible, potentiellement, nous permettra de publier sur de grandes surfaces pour la collecte de rayonnement. Flexibles périphériques serait d'équiper un musée ou une feuille de surface, et ce serait beaucoup moins cher que d'utiliser ректенны traditionnels à base de silicium ou de semi-conducteurs de l'arséniure de gallium.

est-il Possible de charger le téléphone de la Wi-Fi signal?

Malheureusement, cette option semble très peu probable, bien que pendant de nombreuses années, le thème de «l'énergie libre» дурачила gens, encore et encore. Le problème réside dans la densité énergétique de signaux. La puissance maximale que peut utiliser un point d'accès Wi-Fi sans spécialement les licences de radiodiffusion, est normalement de 100 milliwatts (mw). Ces 100 mw irradient dans toutes les directions, s'étendant de la surface de la sphère, dont le centre est un point d'accès.

Même si votre téléphone mobile rassemblait toute cette puissance à 100% deefficacité, pour charger la batterie de l'iPhone encore faudrait des jours, et la petite taille de téléphone et de sa distance au point d'accès au sérieux limiteront la quantité d'énergie qu'il pourrait rassembler à partir de ces signaux. Le nouveau dispositif MIT en mesure de capturer environ 40 микроватт d'énergie lors d'une exposition typique de la densité d'une connexion Wi-Fi gratuite dans les 150 микроватт: ce n'est pas suffisant pour l'alimentation de l'iPhone, mais assez pour un simple écran ou de la télécommande sans fil du capteur.

Pour cette raison, beaucoup plus probablement, que de recharge sans fil pour les plus grands gadgets s'appuiera sur une boucle d'induction magnétique charge, ce qui est déjà en mesure d'alimenter des dispositifs, et à une distance d'un mètre entre le fil sur le chargeur et l'objet de la charge n'est rien.

Toutefois, l'écologie, l'énergie de radiofréquence peut être utilisé pour l'alimentation de certains types d'appareils — comment, vous pensez, travaillé soviétiques radios? Et à venir «l'internet des choses» sera certainement utiliser ces modèles de l'alimentation. Il reste seulement à créer des capteurs à faible consommation d'énergie.

Le co-auteur des travaux de Jesús Гражал de l'université Technique de Madrid voit un potentiel d'application dans les dispositifs médicaux implantables: la pilule, que le patient peut avaler, transmet des données sur la santé de retour sur l'ordinateur pour le diagnostic. «Dans l'idéal, je ne voudrais pas utiliser la batterie pour l'alimentation de ces systèmes, parce que si ils vont sauter le lithium, le patient peut mourir», dit Гражал. «Beaucoup mieux de recueillir l'énergie de l'environnement, pour nourrir ces petits laboratoires à l'intérieur du corps et de transmettre des données sur les ordinateurs externes».

Actuelle de l'efficacité de l'appareil est d'environ 30 à 40% par rapport à 50-60% pour les traditionnels ректенн. Avec des concepts tels que piézoélectricité (matériaux, qui produisent de l'électricité lors de la physique de la compression ou de traction), l'électricité générée par des bactéries et de la chaleur de l'environnement, «sans fil» de l'électricité pourrait bien devenir l'une des sources d'alimentation pour la microélectronique du futur.

J'Espère que vous ne bouleversé le fait que cette méthode de recharge pour les téléphones ne convient pas? Dites-nous .