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Quarta-feira, Julho 6, 2022

Antena baseada em metasuperfície transforma ondas de rádio ambiente em energia elétrica

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A tecnologia pode possibilitar o uso de emissões de rádio de redes de telefones celulares para alimentar sensores e LEDs sem fio.

Pesquisadores desenvolveram uma nova antena baseada em metasuperfície que representa um passo importante para tornar prático a coleta de energia de ondas de rádio, como as usadas em redes de telefonia celular ou conexões Bluetooth. Essa tecnologia poderia fornecer energia sem fio para sensores, LEDs e outros dispositivos simples com baixos requisitos de energia.

“Ao eliminar conexões com fio e baterias, essas antenas podem ajudar a reduzir custos, melhorar a confiabilidade e tornar alguns sistemas elétricos mais eficientes”, disse o líder da equipe de pesquisa Jiangfeng Zhou, da Universidade do Sul da Flórida. “Isso seria útil para alimentar sensores domésticos inteligentes, como os usados ​​para temperatura, iluminação e movimento ou sensores usados ​​para monitorar a estrutura de edifícios ou pontes, onde a substituição de uma bateria pode ser difícil ou impossível”.

No jornal Materiais Ópticos Expresso, os pesquisadores relatam que os testes de laboratório de sua nova antena mostraram que ela pode coletar 100 microwatts de energia, o suficiente para alimentar dispositivos simples, a partir de ondas de rádio de baixa potência. Isso foi possível porque o metamaterial usado para fazer a antena apresenta absorção perfeita de ondas de rádio e foi projetado para trabalhar com baixas intensidades.

Antena Baseada em Metamaterial em Câmara Anecóica

Os pesquisadores testaram sua antena baseada em metamaterial em uma câmara anecóica. A onda de rádio é enviada da antena corneta à esquerda e recebida pela antena metasuperfície montada na estrutura de madeira à direita. A câmara anecóica elimina os sinais de fundo de outras fontes e evita que os sinais dispersos da fonte de ondas de rádio saltem pela sala e perturbem as medições. A imagem da antena baseada em metamaterial é ampliada à direita. Crédito: Jiangfeng Zhou e Clayton Fowler

“Embora seja necessário mais trabalho para miniaturizar a antena, nosso dispositivo cruza um limite chave de 100 microwatts de energia colhida com alta eficiência usando níveis de energia ambiente encontrados no mundo real”, disse Clayton Fowler, membro da equipe que fabricou a amostra e realizou As medições. “A tecnologia também pode ser adaptada para que uma fonte de ondas de rádio possa ser fornecida para alimentar ou carregar dispositivos em uma sala.”

Captação de energia do ar

Os cientistas vêm tentando capturar energia das ondas de rádio há algum tempo, mas tem sido difícil obter energia suficiente para ser útil. Isso está mudando graças ao desenvolvimento de metamateriais e ao número cada vez maior de fontes ambientais de energia de radiofrequência disponíveis, como redes de telefonia celular, Wi-Fi, GPS e sinais Bluetooth.

“Com a enorme explosão das tecnologias baseadas em ondas de rádio, haverá muitas emissões eletromagnéticas de resíduos que podem ser coletadas”, disse Zhou. “Isso, combinado com avanços em metamateriais, criou um ambiente propício para novos dispositivos e aplicativos que poderiam se beneficiar da coleta dessa energia residual e colocá-la em uso.”

DOI: 10.1364/OME.449494





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