เสาอากาศที่ใช้ Metasurface เปลี่ยนคลื่นวิทยุโดยรอบเป็นพลังงานไฟฟ้า

Jiangfeng Zhou หัวหน้าทีมวิจัยจาก University of South Florida กล่าวว่า "การลดการเชื่อมต่อแบบมีสายและแบตเตอรี่ เสาอากาศเหล่านี้สามารถช่วยลดค่าใช้จ่าย ปรับปรุงความน่าเชื่อถือ และทำให้ระบบไฟฟ้าบางส่วนมีประสิทธิภาพมากขึ้น" ไฟฟ้า "สิ่งนี้จะเป็นประโยชน์ในการจ่ายพลังงานให้เซ็นเซอร์บ้านอัจฉริยะ เช่น เซ็นเซอร์ที่ใช้สำหรับอุณหภูมิ แสง และการเคลื่อนไหว หรือเซ็นเซอร์ที่ใช้ตรวจสอบโครงสร้างของอาคารหรือสะพาน ซึ่งการเปลี่ยนแบตเตอรี่อาจทำได้ยากหรือเป็นไปไม่ได้" ในวารสารOptical Materials Expressนักวิจัยรายงานว่าการทดสอบในห้องปฏิบัติการของเสาอากาศใหม่พบว่าสามารถรับพลังงานได้ 100 ไมโครวัตต์ ซึ่งเพียงพอที่จะจ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์ทั่วไปจากคลื่นวิทยุพลังงานต่ำ สิ่งนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากวัสดุที่ใช้สร้างเสาอากาศแสดงการดูดซับคลื่นวิทยุได้อย่างสมบูรณ์แบบและได้รับการออกแบบมาให้ทำงานด้วยความเข้มต่ำ Clayton Fowler สมาชิกในทีมผู้ประดิษฐ์ตัวอย่างและดำเนินการกล่าวว่า "แม้ว่าจะต้องทำงานมากขึ้นในการย่อขนาดเสาอากาศ แต่อุปกรณ์ของเราก็ผ่านเกณฑ์หลักที่ 100 ไมโครวัตต์ของพลังงานที่เก็บเกี่ยวได้อย่างมีประสิทธิภาพสูง การวัด "เทคโนโลยีนี้ยังสามารถปรับเปลี่ยนได้เพื่อให้สามารถจัดหาแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุเพื่อจ่ายไฟหรือชาร์จอุปกรณ์ต่างๆ ในห้องได้" เก็บเกี่ยวพลังงานจากอากาศ นักวิทยาศาสตร์พยายามจับพลังงานจากคลื่นวิทยุมาระยะหนึ่งแล้ว แต่เป็นการยากที่จะได้พลังงานมากพอที่จะนำมาใช้ประโยชน์ได้ สิ่งนี้กำลังเปลี่ยนไปเนื่องจากการพัฒนาวัสดุ metamaterials และแหล่งพลังงานคลื่นความถี่วิทยุที่มีอยู่จำนวนมากขึ้นเรื่อย ๆ เช่นเครือข่ายโทรศัพท์มือถือ, Wi-Fi, GPS และสัญญาณ Bluetooth "ด้วยการระเบิดครั้งใหญ่ของเทคโนโลยีที่ใช้คลื่นวิทยุ จะมีการปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจำนวนมากที่สามารถรวบรวมได้" โจวกล่าว "สิ่งนี้เมื่อรวมกับความก้าวหน้าของวัสดุ metamaterials ได้สร้างสภาพแวดล้อมที่สมบูรณ์แบบสำหรับอุปกรณ์และแอพพลิเคชันใหม่ ๆ ที่จะได้รับประโยชน์จากการรวบรวมพลังงานที่สูญเปล่านี้และนำไปใช้" Metamaterials ใช้โครงสร้างขนาดเล็กที่ออกแบบอย่างระมัดระวังเพื่อโต้ตอบกับแสงและคลื่นวิทยุในแบบที่วัสดุที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติไม่ทำ ในการสร้างเสาอากาศเก็บเกี่ยวพลังงาน นักวิจัยใช้วัสดุ metamaterial ที่ออกแบบมาสำหรับการดูดซับคลื่นวิทยุสูง และช่วยให้แรงดันไฟฟ้าสูงขึ้นไหลผ่านไดโอดของอุปกรณ์ สิ่งนี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการเปลี่ยนคลื่นวิทยุเป็นพลังงาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ความเข้มต่ำ การทดสอบด้วยระดับพลังงานแวดล้อม สำหรับการทดสอบในห้องปฏิบัติการของอุปกรณ์ซึ่งวัดได้ 16 ซม. x 16 ซม. นักวิจัยวัดปริมาณพลังงานที่เก็บเกี่ยวได้ในขณะที่เปลี่ยนพลังงานและความถี่ของแหล่งวิทยุระหว่าง 0.7 และ 2.0 GHz พวกเขาแสดงความสามารถในการเก็บเกี่ยวพลังงาน 100 ไมโครวัตต์จากคลื่นวิทยุที่มีความเข้มเพียง 0.4 ไมโครวัตต์ต่อเซนติเมตรกำลังสอง ซึ่งประมาณระดับความเข้มของคลื่นวิทยุ 100 เมตรจากเสาสัญญาณโทรศัพท์มือถือ "เรายังวางโทรศัพท์มือถือไว้ใกล้กับเสาสัญญาณระหว่างการโทร และโทรศัพท์ก็จับพลังงานได้มากพอที่จะจ่ายไฟให้กับ LED ระหว่างการโทร" โจวกล่าว "แม้ว่าการเก็บเกี่ยวพลังงานจากเสาสัญญาณโทรศัพท์มือถือจะเป็นประโยชน์มากกว่า แต่ก็แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการจับพลังงานของเสาอากาศ" เนื่องจากเสาอากาศรุ่นปัจจุบันมีขนาดใหญ่กว่าอุปกรณ์ส่วนใหญ่ที่อาจใช้พลังงานได้ นักวิจัยจึงกำลังพยายามทำให้เสาอากาศมีขนาดเล็กลง พวกเขายังต้องการสร้างรุ่นที่สามารถรวบรวมพลังงานจากคลื่นวิทยุหลายประเภทพร้อมกันเพื่อให้สามารถรวบรวมพลังงานได้มากขึ้น