Unsere Augen angepasst nur auf einen schmalen Streifen der möglichen Wellenlängen der elektromagnetischen Strahlung, etwa 390-700 Nanometern. Wenn Sie könnten Sie sehen die Welt auf unterschiedliche Wellenlängen, würden Sie wissen, dass Sie in einem städtischen Gebiet sind beleuchtet, auch im Dunkeln — überall Infrarotstrahlung, Mikrowellen und Radiowellen. Ein Teil dieser elektromagnetischen Strahlung Umwelt emittiert Objekten, die werfen überall Ihre Elektronen, Teil und überträgt Funksignale und Wi-Fi-Signale, die die Grundlage unserer Kommunikationssysteme. Alle diese Strahlung auch Energie trägt.
Was, wenn wir könnten die Energie der elektromagnetischen Wellen?
Die Forscher vom Massachusetts Institute of Technology eine Studie, die kürzlich in der Zeitschrift Nature, wo im Detail beschrieben, wie beginnt man mit der praktischen Umsetzung dieser Ziele. Sie entwickelten das erste komplett gebogene Gerät, das wandelt die Energie der Signale von Wi-Fi-geeignet für den Einsatz in DC-Strom.
Jedes Gerät, das wandelt die Signale Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC), genannt ректенной: выпрямляющей Antenne (rectifying antenna). Antenne erfasst elektromagnetische Strahlung, wandelt ihn in Wechselstrom. Es geht dann durch die Diode, der wandelt ihn in Gleichstrom für den Einsatz in elektrischen Schaltkreisen.
Zum ersten mal ректенны angeboten wurden in den 1960er Jahren und wurden auch für die Präsentation des Modells des Hubschraubers, Hauptgetriebe angetriebene Mikrowellen, 1964 Erfinder William Brown. In dieser Phase Futuristen schon davon geträumt, über die drahtlose übertragung von Energie über große Entfernungen und sogar die Nutzung ректенн zum sammeln von kosmischer Sonnenenergie und die übertragung von den Satelliten zur Erde.
Optische ректенна
Heute die neuen Technologien der Arbeit in наномасштабах ermöglichen viel neues. Im Jahr 2015 werden Forscher am Georgia Institute of Technology haben die erste optische ректенну in der Lage zu bewältigen mit hohen Frequenzen im sichtbaren Spektrum, aus Kohlenstoff-Nanoröhren.
Bis dass diese neue optische ректенны haben eine niedrige Effizienz, etwa 0,1 Prozent, und kann daher nicht im Wettbewerb mit der wachsenden Leistungsfähigkeit von Photovoltaik-Solarzellen. Aber die theoretische Grenze für Solarzellen auf der Basis von ректенн, wahrscheinlich höher, als die Grenze Шокли-Кьюссера für Solarzellen, und kann bis zu 100% bei Beleuchtung mit Strahlung einer bestimmten Frequenz. Dadurch ist es möglich, eine effiziente drahtlose übertragung von Energie.
Der neue Teil der Vorrichtung, hergestellt MIT, nutzt die Vorteile einer flexiblen hf-Antenne, die Wellenlängen erfassen kann, verbunden mit Signalen Wi-Fi, und deren Umwandlung in Wechselstrom. Dann, anstelle der traditionellen Diode für die Umwandlung des Stroms in Gleichstrom, ein neues Gerät verwende den «zweidimensionalen» Halbleiter, die Dicke von nur wenigen Atomen, wodurch eine Spannung, die Sie verwenden können, um die Stromversorgung von tragbaren Geräten, sensoren, medizinische Geräte oder großflächige Elektronik.
Neue ректенны bestehen aus solchen «zweidimensionalen» (2D) Materialien — Molybdändisulfid (MoS2), das nur drei Atome dick. Eine seiner bemerkenswerten Eigenschaften ist die Reduzierung der parasitären Kapazität — Trend-Materialien in elektrischen Schaltkreisen handeln in der Rolle von kondensatoren, die eine bestimmte Anzahl von Ladung. In der Elektronik DC das Tempolimit kann signalwandlern und die Fähigkeit der Geräte reagieren auf hohe Frequenzen. Neue ректенны aus Molybdändisulfid haben die parasitäre Kapazität ist viel niedriger als diejenigen, die bisher entwickelt wurden, wodurch die Vorrichtung zu erfassen, die Signale bis 10 GHz, einschließlich im Bereich der typischen Wi-Fi-Geräte.
Bei einem solchen System gäbe es weniger Probleme mit Batterien: Lebenszyklus wäre viel länger, elektrische Geräte заряжались würde von der umgebenden Strahlung und gäbe es keine Notwendigkeit zu entsorgen Komponenten, wie im Falle von Batterien.
«Was, wenn wir könnten entwickeln elektronische Systeme, die wickeln um die Brücke oder denen wir eine ganze Autobahn, die Wände unseres Büros, und geben elektronischer Intelligenz alles, was uns umgibt? Wie werden Sie mit Energie versorgen, diese ganze Elektronik?», fragt sich Koautor von Tomas Palacios, Professor für Elektrotechnik und informatik am Massachusetts Institute of Technology. «Wir erfanden eine neue Methode der Stromversorgung von elektronischen Systemen der Zukunft».
Die Verwendung von 2D-Materialien können Billig produzieren flexible Elektronik, was uns möglicherweise erlauben, um Sie auf großen Flächen zum sammeln von Strahlung. Flexiblen Geräten ausstatten könnte ein Museum oder eine Oberfläche, und es wäre viel billiger als die Verwendung ректенны der traditionellen Silizium-oder Halbleiter aus Galliumarsenid.
Kann ich aufladen Handy von Wi-Fi-Signale?
Leider, diese Option scheint es sehr unwahrscheinlich, obwohl seit vielen Jahren das Thema «freie Energie» дурачила Menschen immer wieder. Das Problem liegt in der Energiedichte der Signale. Maximale Leistung für das Wi-Fi-Hotspot, ohne speziell von Lizenzen über den Rundfunk, in der Regel beträgt 100 Milliwatt (mW). Diese 100 mW emittiert in alle Richtungen, die sich auf der Oberfläche einer Kugel, in dessen Mitte — Zugangspunkt.
Selbst wenn Ihr Handy sammelte all diese Leistung mit 100-prozentiger Effektivität ein, um den Akku aufzuladen iPhone immer noch erforderlich wäre, um die Tage, und ein kleiner Bereich des Telefons und der Entfernung zum Zugangspunkt ernsthaft begrenzen die Menge an Energie, die er sammeln könnte mit diesen Signalen. Das neue Gerät kann MIT erfassen etwa 40 Mikrowatt Energie bei der Einwirkung einer typischen Dichte von Wi-Fi in 150 Mikrowatt: das ist nicht genug für die Stromversorgung von iPhone, jedoch ausreichend für eine einfache Anzeige oder einem drahtlosen Sensor.
Aus diesem Grund viel wahrscheinlicher, dass Wireless Charging für größere Gadgets wird sich auf induktive Ladung, die bereits in der Lage, zu nähren Gerät in einer Entfernung von bis zu einem Meter, wenn zwischen dem drahtlosen Ladegerät aufladen und Objekt gibt es nichts.
Dennoch umgebende Radiofrequenz-Energie kann verwendet werden, um bestimmte Arten von Power-Geräte — wie, denken Sie, arbeiteten die sowjetischen Radios? Und das kommende «Internet der Dinge» wird deutlich, dass diese Modelle verwenden die Stromversorgung. Es bleibt nur zu schaffen sensoren mit niedrigem Stromverbrauch.
Koautor von Jesús Гражал von der Technischen Universität Madrid sieht eine mögliche Anwendung in implantierten medizinischen Geräten: die Tablette, die der Patient schlucken kann, gibt Daten über die Gesundheit zurück an den Computer für die Diagnose. «Im Idealfall möchte nicht die Verwendung der Batterie für die Stromversorgung solcher Systeme, weil, wenn Sie überspringen Lithium, kann der Patient sterben», sagt Гражал. «Viel besser sammeln Energie aus der Umwelt zu versorgen diese kleinen Labor im inneren des Körpers und übertragen von Daten auf einen externen Computer».
Die aktuelle Effizienz der Arbeit des Geräts beträgt etwa 30-40% im Vergleich zu 50-60% für die traditionellen ректенн. Zusammen mit Begriffen wie Piezoelektrizität (Materialien, die Strom erzeugen, wenn der physischen Kompression oder Zugspannung), Strom, Bakterien generierte Wärme und Umwelt, «kabellose» Strom kann auch eines der Netzteile für die Mikroelektronik der Zukunft.
Ich hoffe, Sie nicht verärgert darüber, dass dieser Lademethode für Handys nicht geeignet? Erzählen Sie uns in unserem Chat in Телеграме.