由Wi-Fi信号供电的电子设备

使用MoS 2开发的独特2D整流天线和肖特基二极管,厚度仅为三个原子




工程师们早就学会了如何从无线电信号中提取能量。 为此,使用整流器 (整流天线),其将电磁波场的能量转换为直流能量。 最简单的选择可以是半波振动器,在其两肩之间安装一个二极管。

麻省理工学院的工程师们提出了一种新的MoS 2整流器设计 ,该设计具有许多优点。 首先,它是一个只有三个原子的厚度的扁平结构,它很灵活,与硅和砷化镓上的整流器不同。 其次,硫化钼便宜得多。 最重要的是,柔性整流天线由频率高达10 GHz的电磁辐射供电,并且可以在 2.4至5.9 GHz 的Wi-Fi范围内正常工作。 它的输出功率约为40微瓦。 数量不多,但足以用于LED或简单的芯片。

在某些地区,微波长距离传输能量是必不可少的技术。 例如,科学家们正在讨论使用它来加速太空电梯并向下传递轨道上的太阳能电池板收集的能量 。 但也有一个平庸的应用。 例如,微型传感器和物联网的其他设备可以在没有内置电池或其他物理电源的情况下工作数年,而仅从无线电信号中接收能量。

物联网设备可以以任意频率从周围无线电波中提取电流,包括WiFi,蓝牙,LTE等。 已经开发出效率高达50-60%的硅和镓and石和整流器。 在新的MoS 2整流天线中,效率通常不会超过30%,但是这项技术仍然很有趣。

如下图所示,该设备使用肖特基二极管 。 它模仿了迄今为止一直使用的金属-半导体过渡的特性。 因此, 寄生电容最小化,转换速度加快了一个数量级,也就是说,整流器可以处理更高频率的波:高达10 GHz甚至12 GHz。 以前,使用柔性整流器是不可能的。





2D电子


柔性电子设备可用于全新的领域 :实际上,这是任何小工具都可以变成的不可见薄膜。 正如本发明的作者所写,普通的日常物品“变成了智能分布式传感器网络”。 麻省理工学院微系统技术实验室的石墨烯仪器和2D系统中心的工程师托马斯·帕拉西奥斯(Thomas Palacios)说 ,这样的电子膜可以覆盖房间(如墙纸),建筑物,桥梁,道路等的墙壁。

近年来,已经开发了这种网络的许多重要组件,包括晶体管,传感器,存储设备 。 所需要的只是一个有效的二维电源。 现在他是。 如前所述,该整流天线的工作速度比现有的 平面 整流器快一个数量级,因此首次有可能从Wi-Fi信号中提取能量。 据科学家称,这种通用电源非常适合与各种电子系统集成。

具有无线能量的设备更适合医疗植入物以及可在人体内部工作的吞咽传感器 :“理想情况下,您不想在此类系统中安装电池,因为如果锂泄漏,患者可能会死亡,”马德里技术大学,新整流天线的开发商之一。 “从环境中收集能量以便为体内的这些小型实验室供电并将数据传输到外部计算机要好得多。”

该小组目前正在致力于创建更大的系统并提高整流天线的效率。 该科学文章于2019年1月28日发表在《 自然 》杂志



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Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN438080/


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