想像一個世界，在沒有電池的情況下為智能手機，筆記本電腦，可穿戴設備和其他電子設備供電。麻省理工學院和其他地方的研究人員朝著這個方向邁出了一步，第一款完全靈活的設備可以將Wi-Fi信號的能量轉換成可以為電子設備供電的電能。
將交流電磁波轉換為直流電的設備稱為“整流天線”。研究人員展示了一種新型整流天線，該整流天線使用一種柔性射頻（RF）天線來捕獲電磁波（包括攜帶Wi-Fi的電磁波）作為交流波形，這種新型整流天線已在《自然》雜誌上進行了報導。
然後將天線連接到由只有幾個原子厚的二維半導體製成的新型設備。 AC信號傳播到半導體中，然後將其轉換為可用於為電子電路供電或為電池充電的DC電壓。
這樣，無需電池的設備密碼金合發娛樂城vely捕獲無處不在的Wi-Fi信號並將其轉換為有用的DC電源。更多新天下娛樂城而且，該設備非常靈活，可以卷對卷工藝製電競運彩下注造，以覆蓋很大的區域。
“如果我們能開發出包裹在橋樑上或覆蓋整條高速公路或辦公室牆壁的電子系統，並將電子情報帶入我們周圍的一切，該怎麼辦？您如何為這些電子設備提供能量？”論文的共同作者，電氣工程和計算機科學系教授TomásPalacios說 博馬娛樂城微系統技術實驗室的MIT / MTL石墨烯設備和2D系統中心。 “我們想出了一種新的方式來驅動未來的電子系統-通過收穫W娛樂城推薦i-Fi能源以易於在大範圍內整合的方式-為我們周圍的每個物體帶來智能。”
提議的整流天線的早期應用前景廣闊，包括為柔性和可穿戴電子設備，醫療設備以及用於“物聯網”的傳感器供電。例如，柔性智能手機是大型科技公司的熱門新市場。在實驗中，研究人員的設備在暴露於Wi-Fi信號的典型功率水平（約150微瓦）時，可以產生約40微瓦的功率。這足以點亮LED或驅動矽芯片。
馬德里技術大學的研究員JesúsGrajal說，另一種可能的應用是為可植入醫療設備的數據通信提供動力。例如，研究人員開始開發可以被患者吞嚥的藥丸，並將健康數據流回計算機以進行診斷。
Grajal說：“理想情況下，您不希望使用電池為這些系統供電，因為如果它們洩漏鋰，患者可能會死亡。” “從環境中獲取能量來為體內的這些小型實驗室供電並與外部計算機進行數據通訊要好得多。”
所有整流天線均依賴於稱為“整流器”的組件，該組件將交流輸入信號轉換為直流電源。傳統的整流天線使用矽或砷化鎵作為整流器。這些材料可以覆蓋Wi-Fi頻段，但它們很堅固。並且，儘管使用這些材料來製造小型裝置是相對便宜的，但是使用它們來覆蓋廣闊的區域，例如建築物和牆壁的表面，將是成本高昂的。長期以來，研究人員一直在試圖解決這些問題。但是，到目前為止，很少有可彎曲的整流天線在低頻下運行，並且無法捕獲和轉換千兆赫茲頻率的信號，而大多數相關的手機和Wi-Fi信號都在該頻率中。
為了製造他們的捕魚達人千砲版整流器，研究人員使用了一種新型的2-D材料，稱為二硫化鉬（MoS2），這種材料的厚度為3個原子，是世界上最薄的半導體之一。為此，研究小組利用了MoS2的奇異行為：當暴露於某些化學物質時，材料的原子以某種方式重新排列911娛樂城at就像開關一樣，迫使從半導體到金屬材料的相變。所得的結構稱為肖特基二極管，它是半導體與金屬的結。
“通過將MoS2設計成二維半導體金屬相結，我們構建了原子薄，超快的肖特基二極管，同時將串聯電阻和寄生電容降至最低，”第一作者和EECS博士後Xu Xu說道，他即將加入卡內基梅隆大學大學擔任助理教授。
在電子設備中，寄生電容是不可避免的情況，其中某些材料會存儲少量電荷，這會使電路變慢。因此，較低的電容意味著提高了整流器速度，並提高了工作頻率。研究人員的肖特基二極管的寄線上麻將連線生電容比當今最先進的柔性整流器小一個數量級，因此它的信號轉換速度更快，並且可以捕獲和轉換高達10 GHz的無線信號。
張說：“這樣的設計使得設備完全靈活，速度足夠快，可以覆蓋我們日常電子設備所使用的大多數無線電頻帶，包括Wi-Fi，藍牙，蜂窩LTE等。”
報告的工作為具有大量輸出和效率的其他柔性Wi-Fi到電設備提供了藍圖。當前設備的最大輸出效率為40％，具體取決於Wi-Fi輸入的輸入功率。在典型的Wi-Fi功率水平下，MoS2整流器的功率效率約為30％。作為參考，今天的剛性，昂貴的矽或砷化鎵製成的整流天線可達到約50％到60％的比例。
本文已從麻省理工學院提供的材料中重新發布。注意：材料的長度和內容可能已被編輯。有關更多信息，請聯繫引用的來源。
參考：張X.，格拉賈爾J.，瓦茲奎茲羅伊J.L.拉達克里希納U.王X.陳恩W ….帕拉西奧斯，T。（2019年）。啟用了MoS 2的二維柔性整流天線，用於Wi-Fi頻段無線能量收集。自然，1. https://doi.org/10.1038/s41586-019-0892-1
