研究人员开发超级天线将环境无线电波转化为电能，可为传感器供电
研究人员开发了一种基于超表面的天线，这意味着从例如手机网络、蓝牙连接的无线电波中获取能量获得了重要的突破，这项技术可能会为传感器、LED 和其他低能耗的简单设备提供无线电源。
“通过消除有线连接和电池，帮助降低成本，提高可靠性并提高电气系统的效率。”南佛罗里达大学的研究小组负责人周江峰说，“这将有助于为智能家居传感器供电，例如用于温度、照明和运动的传感器，或用于监测建筑物或桥梁结构的传感器，在过去为这些传感器更换电池可能很困难或不可能。”
在《光学材料快报》杂志上，研究人员说他们的实验室测试表明，它可以从低功率无线电波中获取 100 微瓦的功率，足以为简单的设备供电，因为用于制造天线的超材料表现出对无线电波的完美吸收，并且设计用于低强度工作。
“虽然需要做更多的工作来使天线小型化，但我们的设备使用现实世界中的环境功率水平，以高效率跨越了 100 微瓦收集功率的关键阈值。”制造样品并执行的团队成员 Clayton Fowler 说测量值，“这项技术也可以进行调整，以便提供无线电波源来为房间周围的设备供电或充电。”
从空气中收集能量
长期以来，科学家们一直试图从无线电波中捕获能量，但很难获得足够有用的能量。由于超材料的发展和可用的射频能量环境源数量不断增加，例如手机网络、Wi-Fi、GPS 和蓝牙信号，这种情况正在发生变化。
“随着无线电波技术的巨大爆炸，将会有很多可以收集的废弃电磁辐射。”周说，“这与超材料的进步相结合，为新设备和应用创造了一个成熟的环境，这些设备和应用可以从收集这些废弃能源中受益，并将其投入使用。”
超材料使用精心设计的小型结构，与光波、无线电波相互作用。为了制造能量收集天线，研究人员使用了一种专为高吸收无线电波而设计的超材料，它允许更高的电压流过设备的二极管。这提高了其将无线电波转化为电能的效率，尤其是在低强度下。
使用环境功率水平进行测试
对于尺寸为 16 x 16 厘米的设备的实验室测试，研究人员测量了在 0.7 和 2.0 GHz 之间改变无线电源的功率和频率时收集的功率量。他们展示了从无线电波中获取 100 微瓦功率的能力，其强度仅为每平方厘米 0.4 微瓦，大约相当于距离手机信号塔 100 米的无线电波的强度水平。
“我们还在通话过程中将手机放置在非常靠近天线的位置，它在通话过程中捕获了足够的能量来为 LED 供电。”周说，“虽然从手机信号塔收集能量更实用，但这证明了天线的能量捕获能力。”
由于当前版本的天线比它可能供电的大多数设备要大得多，研究人员正在努力使其体积更小。他们还想制作一种可以同时从多种无线电波中收集能量的设备，以便收集更多的能量。
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