Istraživači su za sad napravili prototip, no to bi mogao biti tek prvi korak ka svijetu bez baterija.
Bežično punjenje uređaja nije ništa novo. Korisnicima
pametnih telefona dobro je poznat princip da jednostavno stave
telefon na podlogu za punjenje i baterija će se napuniti.
Ali što kad biste mogli koristiti telefon uvijek i bez baterije?
Upravo na tome rade znanstvenici s Nacionalnog sveučilišta u
Singapuru, piše Zimo.
Naime, razvili su prototip modula za sakupljanje energije, rekli
bismo, iz zraka.
Točnije, radi se o modulu (a i tehnologiji) koja ambijentalne
odnosno “otpadne” radiofrekvencijske signale pretvara u
istosmjerni napon koji se potom može koristiti za napajanje malih
elektroničkih uređaja, bez upotrebe baterija.
Kako su istaknuli prilikom predstavljanja prototipa, tehnologije
prikupljanja radiofrekvencijske energije bitne su jer smanjuju
ovisnost o baterijama, produljuju životni vijek uređaja, smanjuju
utjecaj na okoliš i povećavaju izvedivost bežičnih senzorskih
mreža i IoT uređaja u udaljenim područjima gdje je česta zamjena
baterija nepraktična.
Znanstvenici suočeni s izazovima
No, dodaju, takve tehnologije suočavaju se s izazovima zbog niske
ambijentalne snage radiofrekvencijskog signala (obično manje od
-20 dBm).
Trenutna tehnologija ispravljača ili ne radi ili pokazuje nisku
učinkovitost pretvorbe radiofrekvencija u istosmjerni napon.
Stoga je tim istraživača NUS-a, u suradnji sa znanstvenicima sa
Sveučilišta Tohoku (TU) u Japanu i Sveučilišta Messina (UNIME) u
Italiji, razvio kompaktnu i osjetljivu tehnologijuispravljača
koja koristi “spin-rectifier” (povratni ispravljač) na nanoskali
za pretvaranje ambijentalnih bežičnih radiofrekvencijskih signala
snage manje od -20 dBm u istosmjerni napon.
Tim je optimizirao te ispravljače i dizajnirao dvije
konfiguracije – jednu koja radi između -62 dBm i -20 dBm, i niz
od 10 ispravljača u nizu u modulu za prikupljanje energije.
Rezultat je bio uspješno napajani komercijalni senzor temperature
na -27 dBm.
“Prikupljanje ambijentalnih radiofrekvencijskih elektromagnetskih
signala ključno je za unapređenje energetski učinkovitih
elektroničkih uređaja i senzora. Međutim, postojeći moduli za
prikupljanje energije suočavaju se s izazovima rada pri niskoj
snazi zbog ograničenja u postojećoj tehnologiji ispravljača,
objasnio je profesor Yang Hyunsoo s Odsjeka za
elektrotehniku i računalno inženjerstvo na NUS College of
Design and Engineering”, koji je predvodio projekt.
Pojašnjavajući ovu novu tehnologiju, prof. Yang je istaknuo kako
su optimizirali ispravljače za rad na niskim razinama
radiofrekvencijske snage dostupnim u okolišu i integrirali niz
takvih ispravljača u modul za prikupljanje energije za napajanje
LED i komercijalnih senzor pri radiofrekvencijskoj snazi manjoj
od -20 dBm.
Naši rezultati pokazuju da je SR-tehnologiju lako integrirati i
skalabilna je, olakšavajući razvoj velikih ispravljačkih nizova
za razne radiofrekvencije i komunikacijske aplikacije male snage,
dodao je prof. Yang.
Eksperimentalno istraživanje provedeno je u suradnji s profesorom
Shunsukeom Fukamijem i njegovim timom s TU-a, dok je simulaciju
proveo profesor Giovanni Finocchio s UNIME-a. Rezultati
su objavljeni u prestižnom časopisu, Nature Electronics, 24.
srpnja 2024.
Istraživački tim NUS-a sada istražuje integraciju antene na čipu
za poboljšanje učinkovitosti i kompaktnosti ispravljačkih
tehnologija.
Također namjeravaju surađivati s industrijskim i akademskim
partnerima za unapređenje samoodrživih pametnih sustava
temeljenih na ovakvim ispravljačima na čipu.
To bi moglo utrti put kompaktnim tehnologijama na čipu za bežično
punjenje i sustave detekcije signala.