Энергия из радиоволн: ученые собирают сигналы Wi-Fi для питания светодиодов

Ученые годами работали над тем, чтобы использовать мощность окружающих радиоволн для питания небольших устройств, и в наши дни едва ли можно найти более богатый источник этих сигналов, чем сети Wi-Fi.

Теперь исследователи продемонстрировали новый подход к использованию этих частот, разработав новый чип, который может преобразовывать их в энергию для небольшого светодиода и, возможно, другой небольшой электроники и датчиков.

За прошедшие годы был представлен ряд исследовательских проектов, направленных на получение энергии из радиоволн, например, созданных с помощью Wi-Fi, и некоторые из них показали реальные перспективы. Идея состоит в том, чтобы получить энергию этих беспроводных сетей и использовать ее для питания электроники, но получение значительного количества энергии до сих пор оказалось проблемой.

В новой технологии, разработанной учеными из Национального университета Сингапура (NUS) и Университета Тохоку в Японии, используются так называемые осцилляторы крутящего момента (STO). Это относительно новый класс крошечных устройств, способных генерировать микроволны, но пока они имеют лишь низкую выходную мощность.

Объединение нескольких STO вместе на одной микросхеме — это один из способов, которым ученые надеются увеличить эту выходную мощность, но они столкнулись с проблемами при определении оптимальной конфигурации, при этом усилия до сих пор сопровождались проблемами, связанными с разнесением и низкочастотными характеристиками.

Авторы нового исследования разработали и протестировали новую схему, в которой восемь STO соединены последовательно, что, по их словам, решает эти проблемы.

Массив был способен принимать радиоволны 2,4 ГГц, генерируемые сигналами Wi-Fi, и превращать их в сигнал постоянного напряжения. Он был передан на конденсатор и использовался для зажигания светодиода на 1,6 В. Зарядка конденсатора в течение пяти секунд позволяла светодиоду оставаться включенным в течение минуты даже после отключения питания.

«Мы окружены сигналами Wi-Fi, но когда мы не используем их для доступа в Интернет, они неактивны, и это огромное упущение», — говорит автор исследования профессор Ян Хёнсу.

«Наш последний результат — превращение легкодоступных радиоволн частотой 2,4 ГГц в экологически чистый источник энергии, что снижает потребность в батареях для питания электроники, которую мы регулярно используем. Таким образом, небольшие электрические устройства и датчики могут получать питание по беспроводной сети с помощью радиочастотных волн как части Интернета вещей. С появлением умных домов и городов наша работа может привести к появлению энергоэффективных приложений в коммуникационных, вычислительных и нейроморфных системах».

Теперь исследователи будут стремиться повысить способность своих технологий к сбору энергии радиоволн за счет увеличения количества STO в массиве. Они также изучат, как ее можно использовать для питания других электронных устройств и датчиков.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.