Elettricità dai segnali Wi-Fi: la missione è affidata alla rectenna flessibile

Riuscire a rubare energia dall’ambiente per alimentare piccoli dispositivi elettronici è una delle soluzioni tecniche che si rincorre per diminuire la produzione e l’uso di batterie. Attualmente un gruppo di ricercatori del MIT ha fatto un passo in questa direzione realizzando il primo dispositivo completamente flessibile in grado di convertire i segnali Wi-Fi in elettricità.

La novità non risiede nel principio tecnologico quanto nei materieli impiegati. Dispositivi che convertono le onde elettromagnetiche in elettricità sono ormai noti da tempo e prendono il nome di rectenne ossia antenna che rettifica. In questi elementi, piccolissime antenne sono sintonizzate per catturare le onde elettromagnetiche a una frequenza specifica. Quest’ultime, quando colpiscono le antenne, creano una carica oscillante che si muove attraverso un circuito di diodi raddrizzatori, che a loro volta vengono accesi e spenti ad altissima velocità, generando così una piccola corrente.

Rectenne di ultima generazione

I ricercatori del MIT, assieme a colleghi di Madrid, Los Angeles e Boston, hanno realizzato un nuovo tipo di rectenna flessibile in grado di sfruttare anche le onde elettromagnetiche dei sistemi Wi-Fi, che funzionano a 2.4 e 5.9 GHz. Le alte frequenze utilizzate per le comunicazioni Wi-Fi sono per molto tempo rimaste sfuggenti ai raccoglitori a radiofrequenze principalmente costituiti da semiconduttori flessibili.

La chiave per portare innovazione in questo settore risiede nell’uso di nuovi materiali per costruire il raddrizzatore: il team ha impiegato il solfuro di molibdeno (MoS2), uno dei semiconduttori più sottili al mondo (spesso solo tre atomi). I diodi basati sul MoS2 operano da 8 a 12 GHz, coprendo la maggior parte della banda radio industriale, scientifica e, compresi i canali Wi-Fi. Il risultato è un dispositivo flessibile che può inoltre essere fabbricato facilmente in un processo roll-to-roll per coprire aree molto grandi.

Le applicazioni iniziali per le nuove rectenne includono l’alimentazione di elettronica flessibile e indossabile, dispositivi medici e sensori per internet domestico. La massima efficienza in uscita per il dispositivo è attualmente del 30-40%, a seconda della potenza in ingresso del Wi-Fi. A titolo di riferimento attualmente le migliori rectenna sono realizzate in silicio rigido o nel costoso arseniuro di gallio; tali soluzioni portano i sistemi a raggiungere un rendimento al massimo di circa il 50-60%.

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