Инженеры из Университета Арканзаса и Университета Мичигана сообщили о создании устройства, которое собирает энергию из окружающего электромагнитного излучения и питает сверхмаломощный датчик температуры. Работа опубликована в Journal of Vacuum Science & Technology B. Это уже второй сенсор, разработанный командой: ранее она представила графеновые солнечные элементы для той же цели.

Ключевой элемент новинки - графеновый индуктор. Индуктор - это катушка, которая улавливает магнитное поле и превращает его в электрический ток. В данном случае он собирает энергию от магнитных полей, создаваемых стандартной электросетью с частотой 60 герц (в США). Затем сигнал поступает в специальную схему, которая преобразует переменный ток в постоянный и заряжает конденсаторы (накопители заряда) датчика.

"Индуктор добавляет заряд в конденсаторы медленно, - пояснил руководитель работы, профессор физики Пол Тибадо, - но быстрее, чем сенсор этот заряд расходует. Поэтому даже при отключении электричества устройство может тянуть заряд из конденсаторов. В нашей конфигурации оно легко продержится 24 часа, а вероятно, и неделю".

Тибадо начал изучать графен более десяти лет назад. Первым автором статьи стал MD Rezaul Kabir, аспирант программы по материаловедению и инженерии. По словам исследователей, к своим сенсорам они предъявляют три требования: питание от локально собранной энергии, длительный срок службы без обслуживания (потенциально десятилетия) и работа при мощности в нановаттах (нанноватт - миллиардная доля ватта). Все три условия, как утверждается, выполнены в новом датчике на окружающем излучении.

Пока команда проверяла концепцию на датчиках температуры. В перспективе Тибадо видит применение для долгоживущих маломощных сенсоров в отслеживании товаров, мониторинге атмосферы, управлении логистическими парками, наблюдении за почвой, носимой электронике для фитнеса и медицинском сопровождении. Поскольку батарейки не нужны, устройство можно "настроить и забыть", что снижает затраты, трудозатраты и отходы от замены старых элементов питания.

Конечная цель - мультимодальные сенсоры, которые собирают энергию сразу из нескольких источников (солнечный свет, тепло, звук, движение, нелинейные процессы и окружающее излучение). Например, датчик может получать энергию от радиоволн и от движения, чтобы иметь резерв при отключении одного из источников. Это должно помочь развитию интернета вещей, где умные технологии вплетены в повседневную жизнь. О сроках появления коммерческих продуктов не сообщается.

Источник: Tech Xplore