Forscher vom MIT entwickelten eine „Rectenna“, die Wi-Fi-Signale in Elektrizität umwandelt

Quelle: eeNews Europe

Ich bin froh, dass Habr eine brandneue englische Version bekommen hat. Und mein erster Beitrag auf Englisch handelt von einem neuen MIT-Projekt. Die Forscher entwickelten eine Schottky-Diode mit extrem niedriger Kapazität und extrem niedrigem Widerstand, die bei GHz-Frequenzen schalten kann. Diese Diode kann zufällige WiFi-Signale gleichrichten und in Gleichstrom umwandeln.

MoS ₂ „Rectenna“ (so nannten Wissenschaftler ihre Erfindung) könnte das Hauptelement des Roll-to-Roll-Prozesses werden, um große Bereiche abzudecken. Faire Antennen zu sein, die Funksignale in Elektrizität umwandeln können, ist nichts Neues. Die Hauptleistung der MIT-Ingenieure ist die Schaffung einer weichen Rectenna aus einer speziellen Legierung.

Gewöhnliche Rektennen sind nicht flexibel, da sie üblicherweise aus Galliumarsenid hergestellt werden. Somit könnte es als Stromquelle für kleine Geräte mit minimalem Stromverbrauch verwendet werden.

Wie bereits erwähnt, entwickelte MIT eine MoS ₂ -Rectenna mit weicher Struktur. Diese Erfindung besteht aus zwei Teilen. Die erste ist eine flexible HF-Antenne, die einfach elektromagnetische Wellen erfasst und an die MoS2-Schottky-Diode weiterleitet (zweiter Teil). Dann wandelt die Diode das Wechselstromsignal in Gleichspannung um.

Dies ist eine großartige Erfindung, da WiFi-Signale in vielen Ländern und Regionen allgegenwärtig sind. Sie können es also verwenden, um unbegrenzt viel Energie zu erhalten (es ist eigentlich nicht unbegrenzt, aber trotzdem kostenlos). Mit Energie könnten batterielose Geräte eingeschaltet werden. Auch weiche Rectennas könnten sehr groß sein, um mehr Strom zu erzeugen.

Während der Experimente konnten Wissenschaftler etwa 40 Mikrowatt Leistung erzeugen. Die Leistung der Wi-Fi-Signale betrug etwa 150 Mikrowatt. Es reicht gerade für LED- oder Siliziumchips mit minimalem Verbrauch. Normalerweise arbeiten diese Chips in implantierbaren medizinischen Geräten. Nicht jedes medizinische Implantat könnte mit einer Batterie ausgestattet sein (es gibt viele Gründe), daher ist "freier" Strom ein guter Weg, um diese Geräte einzuschalten.

„Durch die Entwicklung von MoS2 zu einem 2-D-Halbleiter-Metall-Phasenübergang haben wir eine atomar dünne, ultraschnelle Schottky-Diode gebaut, die gleichzeitig den Serienwiderstand und die parasitäre Kapazität minimiert“, sagt der Erstautor und EECS-Postdoc Xu Zhang. Er fügte hinzu, dass eine neue Rectenna die meisten Radiofrequenzbänder konvertieren könnte, die von unserer täglichen Elektronik verwendet werden, einschließlich Wi-Fi, Bluetooth, zellularem LTE und vielen anderen.

Jetzt liegt die minimale Ausgabeeffizienz des neuen Systems bei etwa 40%. Gleichzeitig erreichen die Energieeffizienzen der meisten modernen starren Rectennas aus Silizium oder Galliumarsenid etwa 50 bis 60 Prozent. In naher Zukunft werden Wissenschaftler effizientere flexible Rectennas entwickeln. Der aktuelle Prototyp ist nur ein Proof of Concept.