Що, якби ваші електронні пристрої обходилися без щоденної (щотижневої) підзарядки? Нова двовимірна електронна технологія, розроблена командою Массачусетського технологічного інституту, схоже, зможе забезпечити таку можливість.
Гнучкий, плоский напівпровідниковий матеріал, який збирає енергію з міст, просочених радіосигналами, може стати джерелом енергії для нового покоління електроніки.
Двовимірний матеріал (його товщина складає всього три атоми) у вигляді плівки дисульфіду молібдену (MoS2) може діяти як антена для перетворення радіосигналів від Wi-Fi, стільникових телефонів і радіо або телевізійні трансляції на енергію для бездротових пристроїв. А це й потужні кардіостимулятори, слухові апарати й датчики зі світу Інтернету речей (IoT).
Інтернет речей (IoT – Internet of Things) – це концепція обчислювальної мережі фізичних предметів («речей»), оснащених вбудованими технологіями для взаємодії один з одним або з зовнішнім середовищем, яка розглядає організацію таких мереж, як явище, здатне перебудувати економічні та суспільні процеси, виключає з частини дій та операцій необхідність участі людини.
На сьогоднішньому рівні розвитку цієї технології отриманої енергії поки буде не достатньо для зарядки мобільних телефонів і планшетів, у кращому випадку це буде фітнес–браслет. Але перший крок уже зроблений.
«Майбутнє електроніки – це інтелектуальний підхід до кожного об’єкта, від нашого одягу до наших робочих столів та інфраструктури, – каже професор електротехніки MIT Томас Паласіос (Tomás Palacios). – Ключовим відсутнім будівельним елементом є те, як подавати енергію на всі ці мільярди пристроїв». За його словами плівки дисульфіду молібдену MoS2 є багатообіцяючими, тому що вони гнучкі та їх можна виробляти недорого за допомогою рулонної друкарської технології (roll-to-roll).
Група вчених продемонструвала гнучкий матеріал, який може збирати енергію радіовипромінювання на частотах до 10 ГГц, охоплюючи діапазони 2,4 і 5 ГГц, які несуть сигнали Wi-Fi, а також інший радіотрафік.
За словами професора Паласіоса, двовимірний напівпровідник може отримувати від 30 до 50 мкВт від сигналів Wi-Fi з навколишнього середовища (при генерації до 100 мкВт), чого цілком достатньо для роботи кардіостимуляторів, слухових апаратів, датчиків деформації, каналів зв’язку і багатьох IoT-об’єктів малої потужності. Така система потенційно зможе працювати без батареї, тим самим знижуючи вагу та уникаючи витоків з джерела живлення медичного імпланта всередині тіла.
Робота MIT «є важливою першою демонстрацією збору енергії від зовнішніх бездротових сигналів…, зробивши її ще переконливішою, інтегрувавши все на одну й ту саму гнучку підкладку, – каже Діжі Акінванде (Deji Akinwande), інженер-електрик і комп’ютерний інженер з Техаського університету з Остіна, який не був залучений до роботи. – Ще одне завдання – масштабувати пристрої для отримання більшої потужності, необхідної для сучасних мобільних пристроїв».
Заглядаючи в майбутнє бездротових мереж 5G і IoT, професор Паласіос сказав: «Потенційно ви можете використовувати сонячні батареї, але ось тільки сонячне світло є протягом світлового дня. Таким чином, другий варіант полягає в зборі енергії, вже присутньої у радіочастотних сигналах, як-от Wi-Fi, який транслюється більшу частину часу доби».
Поки технологія знаходиться на «лабораторному» рівні. Вона потребує доопрацювання та інтеграції з пристроями, в яких буде працювати. Ще однією проблемою буде розробка пристроїв, які будуть працювати на десятках мікроват. Але професор Паласіос очікує побачити перші комерційні пристрої вже через п’ять-сім років.
Джерело: scientificamerican
