متنوع

جهاز فائق النحافة يحول الواي فاي إلى كهرباء

جهاز فائق النحافة يحول الواي فاي إلى كهرباء

كشفت ورقة بحثية جديدة نُشرت هذا الأسبوع في مجلة Nature بواسطة فريق دولي بقيادة باحثين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، عن جهاز جديد يمكنه تحويل إشارات wifi إلى كهرباء ، مما يفتح الباب أمام التشغيل اللاسلكي للإلكترونيات والتنقل عبر الهواء. شحن البطاريات.

الجهاز الجديد رقيق ومرن بشكل لا يصدق

يقرأ الجهاز ، المعروف رسميًا باسم المستقيم - وهو جهاز يمكنه تحويل الموجات الكهرومغناطيسية المتناوبة إلى تيار مستمر - أنواع الموجات الكهرومغناطيسية التي تحمل إشارات WiFi مثل أشكال موجات التيار المتردد.

يقوم بذلك باستخدام هوائي مرن للترددات الراديوية (RF) متصل بنوع جديد من أشباه الموصلات بسماكة قليلة من الذرات. يتلقى أشباه الموصلات مدخلات ومخرجات التيار المتردد في التيار المستمر ، وهو قادر على تشغيل الإلكترونيات أو إعادة شحن البطاريات.

فكرة استخدام الإرسال اللاسلكي لتشغيل الأجهزة فكرة قديمة ، تعود إلى نيكولا تيسلا ، لكن المحاولات الحديثة لبناء أجهزة ريكتينا فعالة واجهت صعوبة. كان المكون الحاسم للمقياس ، المعروف باسم المقومات ، يعتمد في السابق على مواد شديدة الصلابة ، مثل السيليكون ، ولم يكن حجمها فعالاً. تضمنت الخيارات الأكثر مرونة مقومات كانت أضعف من أن تلتقط الإرسالات الكهرومغناطيسية عالية التردد التي تجعلها تعمل.

يشعر الباحثون الذين يقفون وراء الدراسة أنهم وجدوا الحل الصحيح لكلتا المشكلتين.

تصميم المعدل الجديد

للتغلب على هذه التحديات ، استخدم الباحثون مادة تسمى ثاني كبريتيد الموليبدينوم (MoS2). عند تعرضها لعوامل كيميائية معينة ، أعادت MoS تكوين ذراتها بطريقة تعمل كمفتاح عن طريق إجبار انتقال الطور بين مادة شبه موصلة إلى مادة معدنية. إنه يخلق ما يعرف باسم الصمام الثنائي Schottky ، وهو تقاطع بين أشباه الموصلات ومادة معدنية.

"عن طريق هندسة MoS2 قال المؤلف الرئيسي و MIT Electrical Engineering and Computer Science postdoc Xu Zhang ، "لقد بنينا صمامًا ثنائيًا شوتكي نحيفًا فائق السرعة تقلل في نفس الوقت المقاومة التسلسلية والسعة الطفيلية."

السعة الطفيلية هي التخزين الطبيعي لأجزاء من الشحنة الكهربائية المارة في مواد معينة تشكل المقوم. هذا له تأثير إبطاء الدائرة وتقليل كفاءتها.

إنها الكفاءة المحسّنة على الصمام الثنائي شوتكي للباحث - بأوامر من حيث الحجم - هو ما يجعل أجهزتهم قوية جدًا نظرًا لأن السعة الطفيلية الأقل بكثير على المعدلات المرنة الحالية أعلى الخط تسمح لها بالتقاط إشارات تردد أعلى بكثير ، وتحويلها ما يصل إلى 10 جيجا هرتز من الإشارات اللاسلكية في الكهرباء.

ووفقًا لـ Zhang ، فإن "هذا التصميم سمح بجهاز مرن تمامًا وسريع بما يكفي لتغطية معظم نطاقات التردد اللاسلكي التي تستخدمها إلكترونياتنا اليومية ، بما في ذلك Wi-Fi و Bluetooth و LTE الخلوي وغيرها الكثير. "

تحويل الواي فاي إلى كهرباء في العالم الحقيقي

تطبيقات العالم الحقيقي لجهاز مرن مثل هذا محيرة للعقل. إلى جانب الأجهزة الإلكترونية المرنة التي يمكن ارتداؤها والتي لا تحتاج إلى مصادر طاقة مستقلة ، مثل البطاريات ، يمكن أن تستفيد المستشعرات الطبية القابلة للهضم بشكل كبير من هذه التقنية أثناء مرورها عبر نظام المريض ، ونقل البيانات كما هي.

"من الناحية المثالية ، لا تريد استخدام البطاريات لتشغيل هذه الأنظمة ، لأنه إذا تسربت الليثيوم ، فقد يموت المريض" ، وفقًا لخيسوس جراجال ، مؤلف مشارك في الدراسة وباحث في الجامعة التقنية في مدريد. "من الأفضل بكثير تجميع الطاقة من البيئة لتشغيل هذه المعامل الصغيرة داخل الجسم وتوصيل البيانات إلى أجهزة الكمبيوتر الخارجية."

توماس بالاسيوس ، مؤلف مشارك للدراسة وأستاذ في قسم الهندسة الكهربائية وعلوم الكمبيوتر ومدير مركز MIT / MTL لأجهزة الجرافين والأنظمة ثنائية الأبعاد في مختبرات Microsystems Technology بالمدرسة ، لديه خطة أكبر لهذه التكنولوجيا .

"ماذا لو تمكنا من تطوير أنظمة إلكترونية نلفها حول جسر أو نغطي طريقًا سريعًا بأكمله ، أو جدران مكتبنا ونوفر الذكاء الإلكتروني لكل شيء من حولنا؟ كيف يمكنك توفير الطاقة لتلك الأجهزة الإلكترونية؟

"لقد توصلنا إلى طريقة جديدة لتشغيل أنظمة الإلكترونيات في المستقبل - من خلال تجميع طاقة Wi-Fi بطريقة يمكن دمجها بسهولة في مناطق كبيرة - لتوفير الذكاء لكل كائن من حولنا."


شاهد الفيديو: طريقة تقوية وتوزيع الإنترنت في أي مكان بالمنزل أو خارج المنزل عبر الواي فاي (ديسمبر 2021).