空氣也能“發(fā)電”？超表面天線可將環(huán)境無線電波轉(zhuǎn)化為電能

據(jù)報道，研究人員日前開發(fā)了一種新的超表面天線，它代表了從無線電波(如手機網(wǎng)絡(luò)或藍(lán)牙連接中使用的電波)中獲取能量的實踐邁出了實質(zhì)性一步。這項技術(shù)有可能為傳感器、LED和其他耗能低的簡單設(shè)備提供無線電源。

來自南佛羅里達(dá)大學(xué)的研究小組負(fù)責(zé)人Jiangfeng Zhou表示：“通過消除有線連接和電池，這些天線可以幫助降低成本，提高可靠性，并使一些電子系統(tǒng)更高效。這將有助于為智能家居傳感器供電，比如用于溫度、照明和運動的傳感器，或用于監(jiān)測建筑或橋梁結(jié)構(gòu)的傳感器，在這些地方更換電池可能很難或不可能。”

這項研究成果已于近期發(fā)表在了《光學(xué)材料快報》(Optical Materials Express)上。研究人員報告說，他們對新天線的實驗室測試表明，它可以從低功率無線電波中獲取100微瓦的功率，足以為簡單的設(shè)備供電。用于制造天線的超材料表現(xiàn)出對無線電波的完美吸收，并被設(shè)計為在低強度下工作。

制作樣品和進行測量的團隊成員Clayton Fowler說：“盡管還需要更多的工作來使天線小型化，但我們的設(shè)備使用現(xiàn)實世界中發(fā)現(xiàn)的環(huán)境功率水平，以高效率跨越了100微瓦收獲功率的關(guān)鍵門檻。這項技術(shù)也可以進行調(diào)整，這樣就可以提供一個無線電波源，為房間周圍的設(shè)備供電或充電。”

很長一段時間以來，科學(xué)家們一直試圖從無線電波中獲取能量，但很難獲得足夠有用的能量。這種情況正在改變，這要歸功于超材料的發(fā)展和不斷增加的可用無線電頻率能源的環(huán)境來源，如手機網(wǎng)絡(luò)、Wi-Fi、GPS和藍(lán)牙信號。

“隨著基于無線電波的技術(shù)的巨大發(fā)展，將會有大量的廢棄電磁排放可以被收集，”Zhou說，“這與超材料的進步相結(jié)合，為新設(shè)備和應(yīng)用創(chuàng)造了一個成熟的環(huán)境，這些新設(shè)備和應(yīng)用可以從收集并利用這些廢棄能源中受益。”

超材料使用小型的、精心設(shè)計的結(jié)構(gòu)來與光波和無線電波相互作用，而這是自然材料無法做到的。為了制造能量收集天線，研究人員使用了一種專為高吸收無線電波而設(shè)計的超材料，這種材料允許更高的電壓流過設(shè)備的二極管。這提高了它將無線電波轉(zhuǎn)化為能量的效率，尤其是在低強度下。

由于目前的天線版本比它可能供電的大多數(shù)設(shè)備都要大得多，研究人員正在努力使其更小。他們還想制造一種能同時從多種無線電波中收集能量的版本，這樣就能收集更多的能量。

（文章來源：財聯(lián)社）

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