La energía ambiental emitida por los teléfonos móviles y los módems se puede capturar y convertir en electricidad utilizando una tecnología de formas inusuales.

A medida que los dispositivos inteligentes conectados a Internet se vuelven más pequeños y más extendidos, el desafío de impulsarlos se agudiza. Un recolector de energía económico desarrollado en KAUST puede ayudar a recargar dispositivos de Internet de las cosas (IoT) utilizando ondas de radio de fuentes inalámbricas.

Una forma en que los investigadores están miniaturizando dispositivos para aplicaciones de IoT es a través de un enfoque llamado sistema en paquete. Un trabajo reciente ha demostrado que el embalaje protector alrededor de los dispositivos microelectrónicos podría usarse para acomodar componentes, como antenas de comunicación, para reducir significativamente los costes y los requisitos de espacio.

Atif Shamim, profesor de ingeniería eléctrica y experto en captación de energía, se dio cuenta de que los principios de sistema en paquete podrían ayudar a los dispositivos de IoT a ser más autosuficientes. Su equipo investigó estrategias para construir antenas muy compactas que sintonicen las señales de radiofrecuencia emitidas por dispositivos móviles e inalámbricos. Luego se unieron al grupo de Khaled Salama en KAUST para convertir esta energía en electricidad utilizando diodos semiconductores.

La mayoría de los recolectores de radiofrecuencia solo pueden acceder a una parte del espectro inalámbrico, como el estándar 3G. El equipo de Shamim, sin embargo, destinado a producir un dispositivo multibanda que pueda acumular más energía de múltiples fuentes de comunicación.

"Pedir que una antena haga el trabajo de varias otras simultáneamente es complicado, "señala Azamat Bakytbekov, el primer autor del artículo. "Debe asegurarse de que el rendimiento no se reduzca en ningún punto de frecuencia".

Los investigadores recurrieron a un paquete en forma de cubo y al concepto matemático de los fractales, patrones que se repiten de pequeña a gran escala, para construir su cosechadora. Primero, el equipo imprimió en 3D un sustrato de plástico cuadrado y luego imprimió antenas fractales en su superficie utilizando metal plateado. Finalmente, pegaron cinco de las piezas de plástico para formar un cubo, aproximadamente cinco centímetros de tamaño.

Las antenas fractales pueden introducir múltiples resonancias que permiten el acceso a partes más amplias del espectro de radio. La geometría simétrica del cubo trabajó para mejorar este efecto al acumular radiación alrededor del cubo. El escaneo de espectro inalámbrico posterior reveló varias frecuencias distintas en las que la recolección de energía podría funcionar.

Los experimentos en entornos del mundo real demostraron que la cosechadora podía reunir suficiente energía de radio para alimentar pequeños sensores inalámbricos. Pero la ocurrencia más interesante, según el coautor, Thang Nguyen, Fue cuando los usuarios de teléfonos inteligentes pasaron por el cubo 3-D.

"Vimos que el poder acumulado por el cubo se disparó repentinamente cuando una persona cercana hizo una llamada, ", dice Nguyen." Con el aumento de las comunicaciones móviles, este concepto permite recolectar cada vez más energía de radiofrecuencia ".