Розроблена технологія отримання енергії з повітря

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.