Разработана технология получения энергии из воздуха

Что, если бы ваши электронные устройства обходились без ежедневной (еженедельной) подзарядки? Новая двумерная электронная технология, разработанная командой Массачусетского технологического института, похоже, сможет обеспечить такую возможность.

Гибкий, плоский полупроводниковый материал, который собирает энергию из городов, пропитанных радиосигналами, может стать источником энергии для нового поколения электроники.

Двумерный материал (его толщина составляет всего три атома) в виде пленки дисульфида молибдена (MoS2) может действовать как антенна для преобразования радиосигналов от Wi-Fi, сотовых телефонов и радио или телевизионные трансляции в энергию для беспроводных устройств. А это и мощные кардиостимуляторы, слуховые аппараты и датчики из мира Интернета вещей (IoT).

Интернет вещей (IoT — Internet of Things) – это концепция вычислительной сети физических предметов («вещей»), оснащённых встроенными технологиями для взаимодействия друг с другом или с внешней средой, рассматривающая организацию таких сетей, как явление, способное перестроить экономические и общественные процессы, исключающее из части действий и операций необходимость участия человека.

На сегодняшнем уровне развития данной технологии полученной энергии пока будет не достаточно для зарядки мобильных телефонов и планшетов, в лучшем случае это будет фитнес–браслет. Но первый шаг уже сделан.

«Будущее электроники — это интеллектуальный подход к каждому объекту, от нашей одежды до наших рабочих столов и инфраструктуры», — говорит профессор электротехники MIT Томас Паласиос (Tomás Palacios). — Ключевым недостающим строительным элементом является то, как подавать энергию на все эти миллиарды устройств». По его словам пленки дисульфида молибдена MoS2 являются многообещающими, потому что они гибкие и их можно производить недорого с помощью рулонной печатной технологии (roll-to-roll).

Группа ученых продемонстрировала гибкий материал, который может собирать энергию радиоизлучения на частотах до 10 ГГц, охватывая широко используемые диапазоны 2,4 и 5 ГГц, которые несут сигналы Wi-Fi, а также другой радиотрафик.

По словам профессора Паласиоса, двумерный полупроводник может получать от 30 до 50 мкВт от сигналов Wi-Fi из окружающей среды (при генерации до 100 мкВт), чего вполне достаточно для работы кардиостимуляторов, слуховых аппаратов, датчиков деформации, каналов связи и многих IoT-объектов малой мощности. Такая система потенциально сможет работать без батареи, тем самым снижая вес и избегая утечек из источника питания медицинского импланта внутри тела.

Работа MIT «является важной первой демонстрацией сбора энергии от внешних беспроводных сигналов…, сделав ее еще более убедительной, интегрировав все на одну и ту же гибкую подложку, — говорит Дежи Акинванде (Deji Akinwande), инженер-электрик и компьютерный инженер из Техасского университета из Остина, который не был вовлечен в работу. — Следующая задача — масштабировать устройства для получения большей мощности, необходимой для современных мобильных устройств».

Заглядывая в будущее беспроводных сетей 5G и IoT, профессор Паласиос сказал: «Потенциально вы можете использовать солнечные батареи, но вот только солнечный свет есть в течение светового дня. Таким образом, другой вариант заключается в сборе энергии, уже присутствующей в радиочастотных сигналах,  такой как Wi-Fi, который транслируется большую часть времени суток».

Пока технология находится на «лабораторном» уровне. Она требует доработки и интеграции с устройствами, в которых будет работать. Еще одной проблемой будет разработка устройств, которые будут работать на десятках микроватт. Но профессор Паласиос ожидает увидеть первые коммерческие устройства уже через пять-семь лет.