Científicos crean una hoja súper delgada que puede cargar tu teléfono mediante la recolección de datos WiFi en el aire

Científicos crean una hoja súper delgada

Científicos crean una hoja súper delgada que puede cargar tu teléfono. Sin duda la tecnología avanza a pasos agigantados y pronto podríamos tener un futuro sin tantos cables.

Imagine un mundo donde los teléfonos inteligentes, las computadoras portátiles, los wearables y otros aparatos electrónicos funcionan sin baterías. Investigadores del MIT y otros lugares han dado un paso en esa dirección, con el primer dispositivo totalmente flexible que puede convertir la energía de las señales WiFi en electricidad que podría alimentar nuestros productos electrónicos.

Los dispositivos que convierten las ondas electromagnéticas de CA en electricidad de CC se conocen como “rectennas”. En un estudio publicado recientemente en Nature, los investigadores demuestran un nuevo tipo de rectenna que utiliza una antena de radiofrecuencia (RF) flexible que captura ondas electromagnéticas – Incluyendo aquellos que llevan WiFi – como formas de onda AC.

Luego, la antena se conecta a un nuevo dispositivo hecho de un semiconductor bidimensional de apenas unos pocos átomos de espesor. La señal de CA viaja hacia el semiconductor, que lo convierte en un voltaje de CC que se puede usar para alimentar circuitos electrónicos o recargar baterías.

Científicos crean una hoja súper delgada

De esta forma, el dispositivo sin batería captura y transforma pasivamente las señales Wi-Fi omnipresentes en una fuente de energía DC útil. Además, el dispositivo es flexible y puede ser fabricado en un proceso roll-to-roll para cubrir áreas muy grandes.

En un Futuro.

«¿Qué pasaría si pudiéramos desarrollar sistemas electrónicos que involucrar un puente o cubren una carretera completa o las paredes de nuestra oficina y traigan inteligencia electrónica para todo lo que nos rodea ?, ¿cómo suministra energía a esos dispositivos electrónicos? autor del artículo, Tomás Palacios, profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencia de la Computación del MIT.

«Creamos una nueva manera de mejorar los sistemas electrónicos del futuro, recogiendo energía WiFi de una manera que sea fácilmente integrada a grandes áreas, para traer inteligencia a todos los objetos que nos rodean.

Experimentos.

Científicos crean una hoja súper delgada

En experimentos, la unidad investigadora puede producir aproximadamente 40 micro-corriente de corriente cuando se expone a los niveles de potencia típicos de las señales WiFi (aproximadamente 150 micro-pies). Es más que suficiente poder encender un LED o aumentar los chips de silicona.

Las primeras aplicaciones prometedoras para la regla propuesta incluyen la provisión de dispositivos electrónicos flexibles, portátiles, dispositivos médicos y sensores de «Internet de las Cosas». Por ejemplo, los teléfonos inteligentes flexibles son un nuevo mercado para las principales compañías de tecnología.

Otra posible aplicación.

Otra posible aplicación es mejorar la comunicación de datos de dispositivos médicos implantables, dice el coautor Jesús Grajal, investigador de la Universidad Técnica de Madrid. Por ejemplo, los investigadores comienzan a desarrollar píldoras que pueden ser ingeridas por los pacientes y transfieren datos de salud a una computadora para el diagnóstico.

«Idealmente, no quiero usar baterías para manejar estos sistemas, porque si pierden litio, el paciente puede morir», dice Grajal. «Es mucho mejor recolectar energía del ambiente para iluminar estos pequeños laboratorios dentro del cuerpo y comunicar datos a computadoras externas».

Científicos crean una hoja súper delgada.

Todas las líneas se basan en un componente llamado «rectificador» que convierte la señal de entrada de CA a CC. Las líneas tradicionales utilizan arseniuro de silicio o galio para el rectificador. Estos materiales pueden cubrir la banda WiFi, pero son rígidos. Y aunque el uso de estos materiales para hacer pequeños electrodomésticos es relativamente económico, sería excesivamente costoso usarlos para cubrir grandes áreas, como superficies de edificios y paredes. Los investigadores han tratado de resolver estos problemas durante mucho tiempo. Sin embargo, los pocos principios flexibles informados hasta la fecha operan a bajas frecuencias y no pueden capturar y convertir señales a frecuencias de gigahertz, donde existe la mayoría de las señales celulares y WiFi relevantes.

Configuración.

Para construir su rectificador, los investigadores están utilizando un nuevo material llamado disulfuro de molibdeno 2-D (MoS2), cuyos tres átomos son uno de los mejores del mundo de los semiconductores. Al hacerlo, la computadora utiliza un comportamiento singular MoS2: cuando se expone a ciertos químicos, los átomos en el material se reorganizan de una manera que actúa como un interruptor, forzando una transición de fase de un semiconductor a un material metálico. La estructura resultante se conoce como un diodo Schottky, que es la unión de un semiconductor con un metal.

«Al diseñar una fase 2-D de metal semiconductor MoS2 de enlace, diseñamos un diodo Schottky ultra delgado y el átomo minimiza la resistencia en serie y la capacitancia parásita simultáneamente», el primer autor y postdocto de EECS Zhang Xu.

La capacitancia.

La capacitancia de los parásitos es una situación inevitable en la que algunos materiales almacenan electrónicamente cierta carga eléctrica, lo que retrasa el circuito. Por lo tanto, una menor capacitancia significa mayores velocidades del rectificador y mayores frecuencias de operación. El diodo de condensador parásito Schottky investigador es un orden de magnitud más pequeño como el borde rectificador flexible hoy en día, por lo que es mucho más rápido en la conversión de señales y le permite capturar y convertir señales de hasta 10 gigahercios de forma inalámbrica.

«Esta construcción ha habilitado un dispositivo completamente flexible que es lo suficientemente rápido para cubrir la mayoría de las bandas de radiofrecuencia utilizadas por nuestros dispositivos electrónicos diarios, como WiFi, Bluetooth, LTE celular y muchos otros», dice Zhang.

El trabajo reportado proporciona planes para otras unidades WiFi flexibles para electricidad con gran producción y eficiencia. La eficiencia de salida máxima del dispositivo actual es del 40%, dependiendo de la potencia de entrada de WiFi. En el nivel de potencia WiFi típico, la eficiencia energética del rectificador MoS2 es aproximadamente del 30%. Para referencia, el arsuro recto actual hecho de silicio o galio rígido y más dietético alrededor de 50 a 60%.

El equipo ahora planea construir sistemas más complejos y mejorar la eficiencia.

Artículo: Grego

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