Omvandla överskotts-Wi-Fi till ström: en studie visar elektronik utan batterier möjlig.

StockholmForskare har upptäckt ett sätt att omvandla oanvända Wi-Fi- och Bluetooth-signaler till användbar energi. Den nya tekniken, som utvecklats av forskarteam från Tohoku University, National University of Singapore och University of Messina, omvandlar effektivt lågeffekt radiovågor till likström (DC). Denna teknik kan driva elektroniska enheter och sensorer utan att behöva batterier. Upptäckterna publicerades i Nature Electronics den 24 juli 2024.

Den nya tekniken, kallad en "likriktare", löser problemen med nuvarande lösningar som Schottky-dioden, vilken har låg effektivitet vid omvandling av RF till DC. Denna avancerade likriktare använder en nanoskalig spin-likriktare (SR) som görs av en magnetisk tunnlingsövergång med CoFeB och MgO. Forskarna förbättrade denna SR genom att justera de magnetiska egenskaperna hos materialen, designen av enheten och karaktärerna hos tunnlingsbarriären. De testade RF-till-DC-omvandlingen i två olika uppsättningar.

• En enskild SR-baserad rektifierande antenn som fungerar mellan -62 dBm och -20 dBm
• En serie av 10 SR:er kopplade i rad

Forskarna använde SR-arrayen i en energiskördemodul för att driva en kommersiell temperatursensor vid -27 dBm.

Läs också:

Idag · 12:21

Kobes hemliga vattenkopplingar: Arima, jordbävningar och prognoser

Detta genombrott har stora fördelar. Att samla in RF-energi från luften kan avsevärt minska batterianvändningen, öka livslängden på enheter och minska miljöpåverkan. Det är särskilt användbart för enheter på avlägsna platser där det är svårt att byta batterier. Istället skulle dessa enheter kunna drivas av vanliga RF-signaler omkring oss.

Framgången med denna teknik kan leda till mer hållbara energialternativ för små elektroniska prylar. Denna förändring skulle vara mycket användbar för sakernas internet (IoT), där många sensorer och enheter behöver effektiva strömkällor. I framtiden kanske vi ser användningen av inbyggda antenner för att göra dessa enheter mer effektiva och kompakta. Forskare utvecklar också metoder för att justera impedansen i stora SR-arrayer genom att använda seriekopplingar och parallellkopplingar samt inbyggda förbindelser för att länka individuella SR för bättre RF-energiinsamling.

Denna teknik erbjuder ett miljövänligt alternativ genom att utnyttja omgivande energiskörd, vilket gör elektroniska enheter självförsörjande. Denna metod kan lösa energiproblem genom att utnyttja de trådlösa signaler som finns överallt omkring oss.