收获从无线电波到动力可穿戴电子设备的能量

灵活的自动电子产品

由宇宇“拉里”成都领导的国际研究人员,由宾夕法尼亚州工程科学和力学系多萝西Quiggle职业发展教授开发了一种可拉伸的天线和indenna系统,该系统从环境环境中收获从无线电波的能量到电力可穿戴设备。信贷:Larry Cheng,Penn State

从微波炉到Wi-Fi连接,渗透环境的无线电波不仅是消耗的能量的信号,而且也是能量的信号。由宇宇“拉里”成都领导的国际研究人员,多萝西Quiggle职业发展教授在工程科学和力学部门,开发了一种从无线电波收获能量的方法,以动力可穿戴设备。

研究人员最近发表了他们的方法材料今天物理。

根据Cheng,可穿戴健康监测设备的当前能源在传感器设备供电的位置,但每个都有其挫折。例如,太阳能在暴露在阳光下时只能收获能量。自动的摩擦电装置只能在主体运动时收获能量。

“我们不想替换任何这些当前的电源,”程说。“我们正在努力提供额外的一致能源。”

研究人员开发了一种可伸缩的宽带偶极天线系统,能够无线传输从健康监测传感器收集的数据。该系统由两个可拉伸金属天线组成,集成到导电上石墨烯.具有金属涂层的材料。系统的宽带设计使其即使拉伸,弯曲和扭曲也会保持其频率功能。然后,该系统连接到可拉伸的整流电路,产生整流天线或“indenna”,其能够将能量从电磁波转换为电力。该电力可用于电动无线设备或充电诸如电池和超级电容器的能量存储装置。

该预纤维可以将无线电或电磁,从环境环境转换为能量,以便为装置上的传感模块供电,追踪温度,水合和脉冲氧气水平。与其他来源相比,生产的能量较少,但是,由于程,系统可以持续产生电力 - 这是一个显着的优势。

“我们正在利用我们已经环绕的能量 - 无线电波到处都是,”程说。“如果我们不使用在环境环境中发现的这种能量,它就会浪费。我们可以收获这种能量并将其纠正为权力。“

郑说,这项技术是他和他的团队的建筑块。将其与他们的新型无线传输数据设备相结合,将提供与团队现有传感器模块一起使用的关键组件。

“我们的下一步将探索这些电路的小型化版本,并致力于发展整流器的可拉伸性,”程说。“这是一个平台,我们可以轻松地将此技术应用于我们过去创建的其他模块。它很容易扩展或适用于其他应用,我们计划探索这些机会。“

参考:“RF能量收集的可拉伸宽带偶极天线和重定线”
嘉朱,志辉胡,朝云宋,宁毅,赵正玉,刘荣刘,尚斌刘,蒙君王,迈克尔格雷戈里德克海默,建阳和桓义成,2021年3月5日,目前物理物理学
DOI:10.1016 / J.MTPHYS.2021.100377

本文由贾朱共同撰写,他于2020年赢得了工程科学和机械师的博士学位;武汉理工大学工程科学工程科学与工程科学与工程科学和副教授志辉胡苏格兰海螺瓦特大学工程与物理科学助理教授朝阳宋;宁毅在2020年赢得了宾州钢笔州的工程科学和力学博士学位;肇忠宇于2019年赢得了宾夕法尼亚州邦州工程科学和力学硕士学位;刘正东刘,宾夕法尼亚州工程科学与力学研究生;刘子斌,工程科学与宾夕法尼亚州工程科学研究生;孟宁王,电子与信息学院副教授?河北工业大学工程;Michael Gregory Dexheimer,他在2020年赢得了宾夕法尼亚州的工程科学和力学硕士学位;钢铁州生物医学工程教授和建阳。

国家科学基金会提供对这项工作的支持;国家健康研究院的全国心脏,肺和血液研究所;和宾夕法尼亚州。

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