За останнє десятиліття кількість електронних сигналів зросла у всьому світі. Одним з надзвичайно поширених є Wi-Fi, який зазвичай використовується для передачі даних між комп’ютерами та іншими пристроями. Радіочастота сигналів становить 2,4 гігагерца, що є доволі високим показником, тому дослідники шукають шляхи використання сигналів для інших цілей.
Щоб використати недостатньо утилізоване джерело енергії, дослідницька група з Національного університету Сінгапуру та японського університету Tohoku розробила технологію, яка використовує крихітні розумні пристрої, відомі як осцилятори, для перетворення радіочастот в енергію. Вона буде використовуватися для живлення малої електроніки. У своєму дослідженні вчені збирали енергію, використовуючи сигнали Wi-Fi, для бездротового живлення світлодіода (LED), без використання батареї.
«Ми оточені сигналами Wi-Fi, але коли ми не використовуємо їх для доступу до Інтернету, вони неактивні. Наш останній результат – крок до перетворення доступних радіохвиль 2,4 ГГц у зелене джерело енергії, а отже, зменшення потреби в акумуляторах для живлення електроніки, якою ми регулярно користуємось. Таким чином, маленькі електричні прилади та датчики можуть живитися бездротовим способом, використовуючи радіохвилі», – сказав професор Ян Хюнсу.
Осцилятори зі спіновим моментом (STO) – це клас нових пристроїв, які застосовуються в системах бездротового зв’язку. Однак існують як просторові, так і низькочастотні обмеження. Електрична синхронізація за допомогою вихрових генераторів обмежена лише кількома сотнями МГц. Взаємна синхронізація декількох STO є способом подолання цієї проблеми. Дослідницька група сформувала конструкцію, в якій послідовно з’єднано вісім осциляторів. Використовуючи її, електромагнітні радіохвилі потужністю 2,4 ГГц, випромінюванні Wi-Fi, перетворюються в сигнал прямої напруги, який потім передається на конденсатор. Таким чином, дослідникам вдалося засвітити 1,6-вольтовий світлодіод.
У своєму дослідженні дослідники також підкреслили важливість електричної топології для проектування вбудованих систем STO. Вони розглянули два варіанти: послідовне та паралельне з’єднання осциляторів та виявили, що паралельна конфігурація є ефективнішою через кращу поведінку спектрального шуму. З іншого боку, послідовні з’єднання мають перевагу для отримання енергії завдяки адитивному ефекту напруги від STO.
Доктор Рагхав Шарма, перший автор статті, сказав : «Окрім створення конструкції STO для бездротової передачі та збору енергії, наша робота також продемонструвала контроль над станом синхронізації пов’язаних STO».
Щоб підвищити енергозберігаючу здатність своєї технології, дослідники прагнуть збільшити кількість осциляторів у конструкції, яку вони розробили. Крім того, вони планують випробувати свій винахід для бездротової зарядки інших електронних пристроїв та датчиків.
Дослідницька група сподівається співпрацювати з галузевими партнерами для вивчення властивостей вбудованих STO у самостійних інтелектуальних системах. Це може відкрити можливості для бездротової зарядки більш серйозної електроніки, наприклад, електромобілів.
Дослідження проводились у співпраці з дослідницькою групою професора Го Йонг Сіня, а також професором Шунсуке Фукамі та його командою. Результати були опубліковані в Nature Communications 18 травня 2021 року.
Читайте найцікавіші еконовини АРТ-ЕНЕРГО в Telegram та Фейсбуці