와이파이로 핸드폰 충전 가능!

 

에너지 하베스팅은 버려지는 아주 작은 에너지를 수확한다는 개념을 얘기한다 최근 MIT에서는
WiFi신호를 이용 전력으로 전환 가능하다는 연구결과를
발표했습니다

WoW!!

WiFi를 이용한 핸드폰 충전(MIT)

핸드폰을 선을 꼽거나 어디에 올려나야 할 일도 이제 추억이 될지 모릅니다

그런대 미군은 왜 이걸 연구하는데 자금을 지원 했다는데
아마 에너지 하베스팅을 이용한 개인 전원 공급 때문 이겠죠?

 

에너지 하베스팅 설계는 Wi-Fi 신호를 사용 가능한 전력으로 전환하는 것을 목표로합니다.

테라 헤르츠 방사선을 이용하는 장치는 자가동력 임플란트, 휴대폰, 기타 휴대용 전자 장치를 가능하게 할 수 있습니다.
제니퍼 추 | MIT 뉴스 오피스
2020 년 3 월 27 일

Wi-Fi 신호를 보내는 모든 장치는 테라 헤르츠 파 (전자파와 적외선 사이의 주파수를 가진 전자파)도 방출합니다. “T-rays”로 알려진이 고주파 방사 파는 또한 우리 몸과 우리 주변의 무생물을 포함하여 온도를 기록하는 거의 모든 것에 의해 생성됩니다.

테라 헤르츠 파는 우리의 일상 생활에 널리 퍼져 있으며, 활용하면 집중된 힘이 대체 에너지 원으로 작용할 수 있습니다. 예를 들어, 주변 T- 레이를 수동으로 흡수하고 에너지를 사용하여 휴대폰을 충전하는 휴대폰 추가 기능을 상상해보십시오.
그러나 현재까지 테라 헤르츠 파는 사용 가능한 형태로 포착하고 변환하는 실질적인 방법이 없었기 때문에 에너지 낭비입니다.
이제 MIT 물리학 자들은 주변 테라 헤르츠 파를 많은 가전 제품에 전력을 공급하는 전기 형태의 직류로 변환 할 수 있다고 생각되는 장치에 대한 청사진을 제시했다.

이들의 설계는 탄소 재료 그래 핀의 양자 역학적 또는 원자 거동을 이용한다. 그들은 그래 핀을 다른 물질,이 경우 질화 붕소와 결합시킴으로써 그래 핀의 전자가 공통 방향으로 운동을 기울여야한다는 것을 발견했다. 들어오는 테라 헤르츠 파는 아주 작은 항공 교통 관제사와 같이 그래 핀의 전자를 단일 방향으로 직류로 통과시키기 위해 그래 핀의 전자를 "셔틀 링"해야합니다.

연구원들은 오늘 Science Advances 저널에 결과를 발표했으며 , 실험자들과 협력하여 디자인을 물리적 장치로 바꾸고 있습니다.
MIT 재료 연구 실험실의 포스트 닥터 인 Hiroki Isobe는“우리는 테라 헤르츠 범위의 전자기파로 둘러싸여 있습니다. "그 에너지를 우리가 일상 생활에 사용할 수있는 에너지 원으로 변환 할 수 있다면, 현재 직면하고있는 에너지 문제를 해결하는 데 도움이 될 것입니다."
Isobe의 공동 저자는 Liang Fu, Lawrence C. 및 Sarah W. Biedenharn 경력 개발 부교수 MIT의 물리학 자입니다. 그리고 현재 하버드 대학교에서 화학 조교수로 근무하고있는 전 MIT 박사 후 연구원 인 수양 쉬.
그래 핀 대칭 파괴
지난 10 년 동안 과학자들은 주변 에너지를 수확하고 사용 가능한 전기 에너지로 변환하는 방법을 모색했습니다. 전자기파를 진동 (교류) 전류에서 직류로 변환하도록 설계된 장치 인 정류기를 통해 주로 수행되었습니다.
대부분의 정류기는 다이오드와 함께 전기 회로를 사용하여 장치와 같은 전파를 DC 전류로 조종 할 수있는 전기장을 생성하여 전파와 같은 저주파를 변환하도록 설계되었습니다. 이 정류기는 특정 주파수까지만 작동하며 테라 헤르츠 범위를 수용 할 수 없었습니다.
테라 헤르츠 파를 DC 전류로 변환 할 수있는 몇 가지 실험 기술은 초저온에서만 가능합니다. 실제 응용에서는 구현하기 어려운 설정입니다.

Isobe는 장치에 외부 전기장을 적용하여 전자기파를 DC 전류로 바꾸는 대신 양자 역학적 레벨에서 들어오는 테라 헤르츠 파를 조종하기 위해 물질의 전자가 한 방향으로 흐르게 할 수 있는지 궁금해했습니다. DC 전류.
이러한 물질은 물질의 불규칙성을 산란시키지 않고 물질 내의 전자가 흐르기 위해 매우 깨끗하거나 불순물이 없어야한다. 그래 핀은 이상적인 출발 물질이었다.
그래 핀의 전자가 한 방향으로 흐르도록하려면 물질의 고유 한 대칭 또는 물리학 자들이 "반전"이라고 부르는 것을 깨뜨려야했다. 일반적으로 그래 핀의 전자는 그들 사이에 동등한 힘을 느낀다. 이는 들어오는 에너지가 전자를 모든 방향으로 대칭 적으로 산란한다는 것을 의미한다. Isobe는 들어오는 에너지에 반응하여 그래 핀의 반전을 차단하고 전자의 비대칭 흐름을 유도하는 방법을 찾았습니다.
문헌을 살펴보면, 다른 사람들은 붕소 질화물, 즉 붕소와 질소의 두 가지 유형의 원자로 만들어진 비슷한 벌집 격자 위에 질화 붕소 층 위에 놓아 그래 핀을 실험했다는 것을 발견했습니다. 그들은이 배열에서 그래 핀 전자들 사이의 힘이 균형을 잃었다는 것을 발견했다. 붕소에 가까운 전자들은 일정한 힘을 느낀 반면 질소에 가까운 전자들은 다른 인장력을 경험했다. 전체적인 효과는 물리학 자들이“비뚤어진 산란”이라고 부르는 것인데, 전자 구름이 한 방향으로 운동을 기울입니다.
Isobe는 그래 핀의 전자가 질화 붕소와 같은 기본 기판과 결합하여 산란 될 수있는 모든 방법과이 전자 산란이 들어오는 전자기파, 특히 테라 헤르츠 주파수 범위에 미치는 영향에 대한 체계적인 이론적 연구를 개발했습니다.
그는 전자가 테라 헤르츠 파에 의해 구동되어 한 방향으로 기울어졌으며, 그래 핀이 상대적으로 순수한 경우 이러한 기울기 운동은 DC 전류를 발생시킨다. 그래 핀에 불순물이 너무 많으면 전자 구름 경로에 장애물로 작용하여 구름이 한 방향으로 움직이지 않고 모든 방향으로 흩어지게합니다.
Isobe는 이렇게 설명합니다.“불순물이 많으면이 기울어 진 동작이 진동을 일으켜이 진동을 통해 들어오는 테라 헤르츠 에너지가 손실됩니다. "따라서 왜곡 된 모션을 효과적으로 얻을 수있는 깨끗한 샘플이 필요합니다."
한 방향으로
또한 들어오는 테라 헤르츠 에너지가 강할수록 장치가 DC 전류로 변환 할 수있는 에너지가 더 많다는 것을 발견했습니다. 즉, T-ray를 변환하는 모든 장치에는 장치에 들어가기 전에 해당 파를 집중시키는 방법도 포함되어야합니다.
이 모든 것을 염두에두고 연구원들은 질화 붕소 층 위에 앉아 작은 그라 핀의 정사각형으로 구성된 테라 헤르츠 정류기의 청사진을 작성했다. DC 전류로 변환하기에 충분합니다.
Fu는“이것은 다른 주파수 범위를 제외하고 수동으로 주변 에너지를 수집하고 변환하는 태양 전지와 매우 유사하게 작동 할 것입니다.
이 팀은 새로운 "고주파 정류"설계에 대한 특허를 출원했으며, 연구원들은 MIT의 실험 물리학 자와 협력하여 설계를 기반으로 물리적 장치를 개발하고 있습니다. 이전 테라 헤르츠 정류기 및 검출기에 필요한 온도.
Isobe는“기기가 실내 온도에서 작동하는 경우 많은 휴대용 응용 제품에 사용할 수 있습니다.
그는 가까운 장래에 테라 헤르츠 정류기를 사용하여 임플란트 배터리를 교체하기위한 수술없이 환자의 신체에 임플란트에 무선 전력을 공급할 수 있다고 생각합니다. 이러한 장치는 주변 Wi-Fi 신호를 변환하여 랩톱 및 휴대폰과 같은 개인 전자 장치를 충전 할 수도 있습니다.
Fu는“우리는 원자 규모에서 비대칭 성을 갖는 양자 물질을 사용하고 있으며, 현재 활용 될 수 있으며, 이는 많은 가능성을 열어 준다”고 말했다.

이 연구는 병사 나노 기술 연구소 (ISN)를 통해 미 육군 연구소와 미 육군 연구소가 부분적으로 자금을 지원했다.