KAUST 研究人員開發(fā)的無線供電電子設(shè)備有助于使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更加環(huán)保

為物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 中使用的越來越多的傳感器節(jié)點供電帶來了技術(shù)挑戰(zhàn)。電池供電設(shè)備的經(jīng)濟和可持續(xù)性問題意味著無線供電操作——與環(huán)保電路技術(shù)相結(jié)合——將是必要的。

一個由沙特 KAUST （阿卜杜拉國王科技大學(xué) (King Abdullah University of Science and Technology (KAUST))）領(lǐng)導(dǎo)的國際團隊建議，依賴于替代半導(dǎo)體材料的新興形式的薄膜器件技術(shù)，可以基于有機半導(dǎo)體、非晶金屬氧化物半導(dǎo)體、半導(dǎo)體碳納米管和二維半導(dǎo)體，可以提供解決方案。

物聯(lián)網(wǎng)將對日常生活和許多行業(yè)產(chǎn)生重大影響，通過互聯(lián)網(wǎng)和其他傳感和通信網(wǎng)絡(luò)連接并促進各種形狀和大小的大量智能對象之間的數(shù)據(jù)交換。到下一個十年，這個不斷增長的超級網(wǎng)絡(luò)預(yù)計將達到數(shù)萬億臺設(shè)備，從而增加其平臺上部署的傳感器節(jié)點的數(shù)量。

目前，傳感器節(jié)點依靠電池來提供運行所需的能量。但電池需要定期更換，隨著時間的推移，成本高昂且對環(huán)境有害。

無線供電的傳感器節(jié)點可以通過使用所謂的能量收集器（例如光伏電池和射頻 (RF)能量收集器）以及其他技術(shù)從環(huán)境中汲取能量，從而幫助實現(xiàn)可持續(xù)的物聯(lián)網(wǎng)。大面積電子設(shè)備可能是啟用這些電源的關(guān)鍵。

在他們的研究中，KAUST 校友 Kalaivanan Loganathan 與 Thomas Anthopoulos 及其同事研究了各種大面積電子技術(shù)的可行性及其提供環(huán)保、無線供電的物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點的潛力。

由于基于溶液的工藝取得了顯著進步，大面積電子產(chǎn)品最近已成為傳統(tǒng)硅基技術(shù)的有吸引力的替代品，這使得在柔性大面積基板上印刷設(shè)備和電路變得更加容易。它們可以在低溫下和可生物降解的基材（如紙張）上生產(chǎn)，使其比硅基材料更環(huán)保。

多年來，該團隊開發(fā)了一系列射頻電子元件，包括基于金屬氧化物和有機聚合物的半導(dǎo)體器件，稱為肖特基二極管。“這些設(shè)備是無線能量收集器中的關(guān)鍵組件，并最終決定傳感器節(jié)點的性能和成本，”Loganathan 說。

KAUST 團隊開發(fā)了可擴展的制造 RF 二極管的方法，以收集達到 5G/6G 頻率范圍的能量。

“此類技術(shù)為在不久的將來以更可持續(xù)的方式為數(shù)十億傳感器節(jié)點提供動力提供了所需的構(gòu)建模塊。”Anthopoulos說:“現(xiàn)在，該團隊正在研究這些低功耗設(shè)備與天線和傳感器的單片集成，以展示它們的真正潛力。”