Om vi någonsin ska kunna ladda telefonen från Wi-Fi-signaler?

Våra ögon är inställda endast ett smalt band av möjliga våglängder av elektromagnetisk strålning, om 390-700 nanometer. Om du skulle vilja att se världen på olika våglängder, skulle du veta att i ett urbant område du lyser även i mörkret — överallt infraröd strålning, mikrovågor och radiovågor. En del av denna elektromagnetiska strålning till omgivningen är avges av objekt som scatter överallt deras elektroner, och en del överföringar radio signaler och signaler som är basen för vårt kommunikationssystem. All denna strålning också bär en energi.

Vad händer om vi kunde utnyttja den energi av elektromagnetiska vågor?

Forskare från Massachusetts Institute of technology presenteras en studie som publicerades i tidskriften Nature, där det beskrivs som påbörjat det praktiska genomförandet av detta mål. De har utvecklat det första helt flexibel enhet som kan omvandla energi från Wi-Fi-signaler till användbart likström el.

Alla enheter som kan konvertera AC-signaler (AC) till likström (DC), som kallas rectennas: rättelse antenn (rättelse antenn). Antennen fångar upp elektromagnetisk strålning, omvandla den till växelström. Det passerar sedan genom dioden, som omvandlar den till likström för användning i elektriska kretsar.

För Första gången rectenna föreslogs på 1960-talet och även användas för att visa en modell helikopter som drivs av mikrovågor, 1964 uppfinnaren William brown. I detta skede, futurister har drömt om trådlös kraftöverföring över långa avstånd och till och med använda recten för att samla in solenergi på satelliter och överföring till Jorden.

Optiska rectenna

Idag har den nya tekniken på nanonivå gör att många nya saker. 2015 forskare från Georgia Institute of Technology, samlas den första optiska rectenna, kunna hantera höga frekvenser i det synliga spektrat från kolnanorör.

Även om dessa nya optiska rectenna har har en låg verkningsgrad, ca 0,1%, och kan därför inte konkurrera med den ökande effektiviteten i solceller solpaneler. Men den teoretiska gränsen för solceller baserade på rectan förmodligen högre än den gräns Shockley-Kusser för solceller, och kan uppgå till 100% när det belyses av strålning av en viss frekvens. Detta möjliggör en effektiv trådlös energiöverföring.

Den Nya delen av enheten MIT, tar fördel av flexibla radio frekvens antenn som kan ta våglängder som är förknippade med Wi-Fi-signaler och omvandlar dem till växelström. Då, i stället för den traditionella diod för att konvertera detta till DC, den nya enheten använder sig av "två-dimensionella halvledare tjocklek på endast ett fåtal atomer, vilket skapar en spänning som kan användas för att driva bärbara enheter, sensorer, medicinska enheter eller elektronik stort område.

Nya rectenna bestå av dessa "två-dimensionell" (2D) material — molybdendisulfid (MoS2), som är endast tre atomer tjocka. En av dess märkliga egenskaper är den minskning av parasiter kapacitans tendens av material i elektriska kretsar, för att fungera som kondensatorer som håller en viss kostnad. I elektronik, DC kan begränsa hastigheten signalomvandlare och förmåga enheter för att svara på hög frekvens. Nya rectenna av molybdendisulfid har en parasitisk kapacitans en storleksordning lägre än de som hittills har utvecklats som tillåter enheten att fånga upp signaler på upp till 10 GHz, bland annat i utbudet av en typisk Wi-Fi-enheter.

Ett sådant system skulle vara mindre problem som är förknippade med batterier: dess livscykel skulle vara mycket längre den elektriska enheten är laddad från omgivande strålning inte skulle vara nödvändigt att kassera komponenter, som i fallet med batterier.

"tänk om vi kunde utveckla den elektroniska system som lindas runt bron eller som kommer att täcka hela stammen, väggarna i vårt kontor, och tillhandahålla elektroniska underrättelser till allt som omger oss? Hur kommer du att ge energi för all elektronik?", frågar co-author Tomas Palacios, Professor i elektroteknik och datavetenskap vid Massachusetts Institute of technology. "Vi uppfann ett nytt sätt att driva elektroniska system i framtiden."

Med Hjälp av 2D-material gör det möjligt för dig att billigt framställa en flexibel elektronik som eventuellt kommer att tillåta oss att placera den på ett stort område för insamling av strålning. Flexibla enheter som kan utrusta ett Museum eller ett väglag, och det skulle vara mycket billigare än att använda rectenna av traditionella kisel som halvledare eller galliumarsenid.

är det Möjligt att ladda telefonen från Wi-Fi-signaler?

Tyvärr, detta alternativ verkar mycket osannolikt, även om det för många år ämnet "fri energi" är att lura folk om och om igen. Problemet är energi-densitet av signaler. Den maximala ström som kan användas med kopplingspunkten för Wi-Fi utan en särskild licens för radio och tv, typiskt 100 milliwatt (mW). Dessa 100 mW strålar ut i alla riktningar, som breder ut sig över en yta av en sfär med centrum som är den kopplingspunkt.

Även om din mobiltelefon har samlat all denna makt med 100%effektivitet för att ladda iPhone batteriet fortfarande skulle behöva dagar, och ett litet område av telefonen och avståndet från åtkomstpunkten kommer att kraftigt begränsa den mängd energi som han kunde samla in från dessa signaler. Ny enhet från MIT kan ta ca 40 milliwatt av energi när de utsätts för en typisk densitet Wi-Fi på 150 milliwatt: detta är inte tillräckligt för att driva iPhone, men för enkel visning eller fjärrkontroll trådlös sensor.

Därför, mycket mer sannolikt att trådlös laddning för större prylar kommer att förlita sig på en induktiv laddning enhet, som kan driva enheten på ett avstånd av en meter, om det mellan den trådlösa laddare och laddare ingenting.

Men den omgivande RF-energi som kan användas för att driva vissa typer av enheter, tror du, var en Sovjetisk radio? Och den kommande "Internet of things" kommer definitivt att använda dessa modeller i utbudet. Det återstår bara att skapa sensorer med låg strömförbrukning.

Medförfattare med jesús Grajal från Tekniska Universitetet i Madrid, ser en potentiell ansökan i medicintekniska produkter för implantation: ett piller som patienten kan svälja, ge information om hälsa tillbaka till datorn för diagnostik. "Helst skulle jag inte vilja använda ett batteri för att driva ett sådant system, för om de missar litium patienten skulle dö, säger Grahl. "Det är mycket bättre att samla energi från omgivningen för att ge näring åt dessa små laboratorier i kroppen och överföra data till externa datorer."

Den Nuvarande effektivitet i enheten är ca 30-40% jämfört med 50-60% för traditionella rectan. Tillsammans med begrepp som piezoelektricitet (det material som genererar elektricitet genom fysiska komprimering eller stretching), el som genereras av bakterier och värme till miljön, "trådlöst" el kan bli en av kraftkällorna för mikroelektronik i framtiden.

Jag Hoppas du inte har något emot det faktum att denna metod för debitering av telefonen som inte är lämpliga? Berätta för oss .