Ăng-ten dẻo biến sóng Wifi thành… điện

Các công nghệ không dây đang ngày một phổ biến hơn trong cuộc sống thường nhật của chúng ta. Kết nối không dây đã dần trở thành một xu thế tất yếu của công nghệ, và sạc không dây cũng vậy. Mới đây, các nhà nghiên cứu đã tìm ra cách biến sóng Wifi thành điện năng, mở ra cánh cửa cho nhiều ứng dụng sáng tạo phục vụ tốt hơn cuộc sống con người.

Sạc điện thoại và các thiết bị thông minh bằng công nghệ không dây không mới, nhưng tầm hoạt động của nó vẫn khá hạn chế. Hiện nay, người dùng cần đặt thiết bị trên một tấm đế sạc, và như vậy là gián tiếp hủy đi một vài lợi ích của “không dây”.

Để giải quyết nan đề này, các nhà khoa học cần tìm ra một phương tiện vừa có thể truyền tải năng lượng, vừa có mặt đầy khắp trong không gian sống của chúng ta. Và sóng wifi hẳn là một thứ như vậy, chúng có mang năng lượng, mặc dù không nhiều. Vấn đề còn lại nằm ở là bộ thu nhận và chuyển đổi năng lượng sóng wifi.

Ăng-ten chỉnh lưu là một thiết bị như thế, nó có thể thu thập sóng điện từ xoay chiều (AC), như sóng radio hay sóng wifi, rồi chuyển hóa thành dòng điện một chiều (DC). Nhưng phần lớn thiết bị loại này đều có độ cứng cao và được chế tạo từ silicon hay galli arsenide, chỉ thích hợp để cấp năng lượng cho các thiết bị điện nhỏ.

Nhằm khắc phục nhược điểm này, nhóm nghiên cứu đến từ trường MIT Hoa Kỳ đã sử dụng molybden disulfit (MoS2) để chế tạo chỉnh lưu – bộ phận chuyển hóa dòng điện. Vật liệu bán dẫn này chỉ có 1 nguyên tử Molypden (Mo) và 2 nguyên tử lưu huỳnh (S) nên cực kỳ dễ uốn trong khi vẫn giữ được hiệu suất chuyển hóa ở mức chấp nhận được. Bộ chỉnh lưu MoS2 có thể thu nhận và chuyển hóa tín hiệu Wifi tần số 10Ghz với hiệu suất khoảng 30%. Hiệu suất này cao hơn khá nhiều các thiết kế chỉnh lưu dễ uốn dẻo khác, và tốc độ hoạt động cũng nhanh hơn.

Nếu so với các bộ chỉnh lưu thông thường, vốn có hiệu suất có thể lên tới 60%, thì bộ chỉnh lưu MoS2 chưa bằng. Hơn nữa, dòng điện tạo ra cũng tương đối nhỏ, khoảng 40 microwatts từ 150 microwatt năng lượng sóng Wifi. Tuy vậy, như thế là đủ để cấp điện cho các thiết bị đeo tay nhỏ hoặc các thiết bị y tế, và giúp loại bỏ cơn ác mộng hết pin của người dùng.

>> Sạc pin từ xa cho phép drone bay với thời lượng không giới hạn

Nhóm nghiên cứu hy vọng những nhược điểm này có thể được khỏa lấp bằng những lợi ích khác, như tính mềm dẻo và khả năng sản xuất ở quy mô lớn của thiết bị.

Tomás Palacios, đồng tác giả nghiên cứu đặt vấn đề “Nếu chúng ta có thể phát triển một hệ thống điện xung quanh một cây cầu hay bao phủ cả một con đường cao tốc, hay các bức tường văn phòng của chúng ta rồi đem trí tuệ dùng điện tới tất cả mọi thứ xung quanh chúng ta thì sao?… Làm thế nào để cấp điện cho chúng? Chúng ta phải nghĩ ra một cách mới để cấp năng lượng cho hệ thống điện cho tương lai – bằng cách thu thập năng lượng sóng Wifi sao cho có thể dễ dàng tích hợp trên diện tích lớn – để mang trí tuệ đến với mọi vật xung quanh ta.”

Công việc tiếp theo của nhóm nghiên cứu là cải thiện hiệu suất chuyển hóa của thiết bị và phát triển các hệ thống phức tạp hơn.

Nghiên cứu này được đăng trên tạp chí Nature