美國賓夕凡尼亞州立大學(Pennsylvania State University)和其他地方的一組研究人員開發了一種可伸縮的整流天線系統,該系統可以將無線電波中的能量收集起來為可穿戴的電子設備提供連綿不斷的電力。

可穿戴電子設備是指能直接穿在人身上或能被整合進衣服、配件並記錄人體數據的移動智能設備,例如谷歌眼鏡、藍牙耳機、手錶計算器、感應器智能服、太陽能充電背包等。

賓夕凡尼亞州立大學工程科學與力學系的研究員、資深作者程煥宇(Huanyu Cheng)教授和他的同事們一道開發了一種可伸縮的寬頻偶極子*天線系統(wideband dipole antenna system),該系統能夠通過無線傳輸從健康監測感應器收集到的數據。

程煥宇表示,替換當前電源不是這項研究的目的,他們的目的是「提供額外的、持續的能量」供給可穿戴的電子設備。

該系統由兩個可伸縮的金屬天線組成,這些天線集成到帶有金屬塗層的導電石墨烯材料上,將系統連接到可拉伸的整流電路,從而創建一個「整流天線(rectenna)」,將能量從電磁波轉換為電能。

系統的寬頻設計使其即使在拉伸、彎曲和扭曲時也能保持其頻率功能。

整流天線可以將周圍環境中的無線電波或電磁波轉換為能量,為無線設備上的傳感模塊提供電源,這些模塊可以跟蹤溫度、水合作用和脈衝氧含量。電能還可用於為儲能設備(例如電池和超級電容器)充電。

程煥宇表示,與其他供電系統相比,該系統產生的能量較少,「但它可以連續發電,這是一個重大優勢。」他說。

「無線電波無處不在,我們正在利用我們周圍已經存在的能量」,程煥宇說。

如果周圍環境中的這些能量不被利用起來,程煥宇認為,那簡直就是浪費。「我們可以收集這種能量並將其整合為動力」,他說。

該項研究發表在《今日物理(Materials Today Physics)》雜誌上。#

*編者按:在電磁學裏,有兩種偶極子: 電偶極子是兩個分隔一段距離,電量相等,正負相反的電荷。 磁偶極子是一圈封閉循環的電流。例如一個有常定電流運行的線圈。

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