vvdom (vvdom) wrote,
vvdom
vvdom

Category:

Чипам батарейки точно не будут нужны

https://news.psu.edu/story/652533/2021/03/25/research/researchers-harvest-energy-radio-waves-power-wearable-devices

Researchers harvest energy from radio waves to power wearable devices

Исследователи собирают энергию радиоволн для питания носимых устройств
Тесса М. Пик
25 марта 2021 г.

УНИВЕРСИТЕТСКИЙ ПАРК, Пенсильвания - От микроволновых печей до подключений Wi-Fi, радиоволны, которые проникают в окружающую среду, являются не только сигналами потребляемой энергии, но и сами являются источниками энергии. Международная группа исследователей во главе с Хуанью «Ларри» Ченгом, профессором по развитию карьеры Дороти Квиггл из Департамента инженерных наук и механики штата Пенсильвания, разработала способ сбора энергии радиоволн для питания носимых устройств.

Недавно исследователи опубликовали свой метод в журнале Materials Today Physics.

По словам Ченга, нынешние источники энергии для носимых устройств мониторинга здоровья имеют свое место в питании сенсорных устройств, но у каждого из них есть свои недостатки. Например, солнечная энергия может собирать энергию только при воздействии солнца. Трибоэлектрическое устройство с автономным питанием может собирать энергию только тогда, когда тело находится в движении.
«Мы не хотим заменять ни один из этих нынешних источников энергии», - сказал Ченг. «Мы пытаемся обеспечить дополнительную постоянную энергию».

Исследователи разработали растягиваемую широкополосную дипольную антенную систему, способную передавать по беспроводной сети данные, собранные с датчиков мониторинга состояния здоровья. Система состоит из двух растягиваемых металлических антенн, интегрированных в проводящий графеновый материал с металлическим покрытием. Широкополосная конструкция системы позволяет ей сохранять свои частотные функции даже при растяжении, изгибе и скручивании. Затем эту систему подключают к растягиваемой выпрямительной схеме, создавая выпрямленную антенну или «ректенну», способную преобразовывать энергию электромагнитных волн в электричество. Это электричество можно использовать для питания беспроводных устройств или для зарядки устройств накопления энергии, таких как аккумуляторы и суперконденсаторы.

Эта ректенна может преобразовывать радио или электромагнитные волны из окружающей среды в энергию для питания сенсорных модулей на устройстве, которые отслеживают температуру, гидратацию и пульсирующий уровень кислорода. По сравнению с другими источниками, вырабатывается меньше энергии, но система может вырабатывать энергию непрерывно, что, по словам Ченга, является значительным преимуществом.

«Мы используем энергию, которая уже окружает нас - радиоволны везде и всегда», - сказал Ченг. «Если мы не используем эту энергию из окружающей среды, она просто тратится впустую. Мы можем собрать эту энергию и преобразовать ее в силу ».

Ченг сказал, что эта технология является строительным блоком для него и его команды. Объединение его с их новым устройством беспроводной передачи данных обеспечит критически важный компонент, который будет работать с существующими модулями датчиков команды.

«Нашими следующими шагами будет исследование миниатюрных версий этих схем и работа над повышением растяжимости выпрямителя», - сказал Ченг. «Это платформа, на которой мы можем легко комбинировать и применять эту технологию с другими модулями, которые мы создали в прошлом. Его легко расширить или адаптировать для других приложений, и мы планируем изучить эти возможности ».

Соавтором этой статьи является Цзя Чжу, который получил степень доктора технических наук и механики в Университете штата Пенсильвания в 2020 году; Чжихуэй Ху, бывший приглашенный профессор технических наук и механики в Пенсильванском университете и нынешний адъюнкт-профессор Уханьского технологического университета в Китае; Чаоюнь Сун, доцент факультета инженерных и физических наук Университета Хериот-Ватт в Шотландии; Нин И, получившая степень доктора технических наук и механики в Университете штата Пенсильвания в 2020 году; Чжаочжэн Ю, получивший степень магистра технических наук и механики в Университете Пенсильвании в 2019 году; Чжендун Лю, бывший приглашенный аспирант кафедры инженерных наук и механики Пенсильванского университета; Шанбинь Лю, аспирант кафедры инженерных наук и механики Пенсильванского университета; Мэнцзюнь Ван, доцент Школы электроники и информационных технологий Технологического университета Хэбэй в Китае; Майкл Грегори Дексхаймер, получивший степень магистра технических наук и механики в Университете штата Пенсильвания в 2020 году; и Цзянь Ян, профессор биомедицинской инженерии в Пенсильвании.

Поддержка этой работы была предоставлена ​​Национальным научным фондом; Национальный институт сердца, легких и крови Национальных институтов здоровья; и Penn State.
Tags: наука
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 0 comments