Electromagnetismul ambiental, recoltat pentru a alimenta mici dispozitive electronice

Oamenii de știință ai Institutului Tehnologic Georgia (GIT), din Atlanta, SUA au descoperit o metodă prin care se poate captura și exploata energia transmisă de surse electromagnetice precum aparatele radio și TV, rețelele de telefonie mobilă și sistemele de comunicații prin satelit.

Prin preluarea din atmosfera înconjurătoare a acestei energii ambientale, tehnologia în cauză ar putea oferi un nou mijloc de alimentare a rețelelor de senzori wireless (fără fir), de microprocesoare și de circuite pentru comunicații.

Peste tot în jurul nostru se află energie electromagnetică, pe care nimeni nu a cultivat-o în mod controlat, încă. Potrivit lui Manos Tentzeris, coordonator al cercetării, echipa GIT folosește, în acest sens, o antenă cu lățime de bandă UWB (Ultra Wide Band), care permite exploatarea unei varietăți de semnale în diferite game de frecvență, oferind  capacitate sporită de asimilare a electromagnetismului.

Tentzeris și colegii săi folosesc imprimante cu jet de cerneală pentru a combina capacitățile senzorilor, ale antenelor și ale captatorilor de energie pe hârtie sau pe polimeri flexibili. Senzorii wireles autonomi astfel rezultați pot fi folosiți pentru detecție chimică, biologică, sau termică în domeniul apărării, dar și în cel industrial; se găsesc, de asemenea, aplicații ale tehnologiei în sfera identificării prin radio-frecvență (RFID) și în diverse mijloace de monitorizare.

Dispozitive de comunicații transmit energie în multe frecvențe diferite, sau benzi. Aparatele de captare ale echipei GIT pot prelua această energie, transformând-o din AC (curent alternativ) în DC (curent continuu) și stocând-o în capacitori și în baterii. Tehnologia de captare poate beneficia, în prezent, de o plajă de frecvențe ce variază între semnalul FM și radar, adică între 100 de megahertzi (MHz) și 15 gigahetzi (GHZ), sau chiar mai mult.

În cadrul experimentelor desfășurate, cercetătorii au preluat energie electromagnetică ambientală cuantificabilă în sute de microwatti, până la un miliwatt și peste. Această cantitate de energie este suficientă pentru a asigura operarea multor dispozitive eletronice mici, cum ar fi senzorii și microprocesoarele.

Mai mult, prin combinarea tehnologiei de captare a energiei cu supercapacitori și prin operații ciclice, echipa Georgia Tech se așteată să poată alimenta dispozitive ce necesită peste 50 de miliwatti pentru a funcționa. În această abordare, energia se acumulează într-un supercapacitor asemănător unei baterii, ce este utilizat atunci când nivelul de putere necesar este atins.

Dispozitivele de captare pot funcționa independent, sau în tandem cu alte tehnologii de generare a curentului electric, așa cum ar fi, spre exemplu, celulele fotovoltaice, cărora li s-ar substitui noaptea, atunci când panourile solare nu au ce energie fotonică să capteze. În plus, tehnologia de exploatare electromagnetică poate funcționa eficient ca sistem de siguranță, pentru menținerea funcțiilor critice ale diferitelor aparaturi, atunci când sistemele de alimentare principale se strică.

Imprimarea acestor antene pe hârtie sau pe polimeri flexibili rezultă în senzori wireless autonomi, ieftini și capabili să funcționeze independent aproape oriunde.

Sursa

Credit foto: Gary Meek