A energia ambiente emitida por telefones celulares e modems pode ser capturada e convertida em eletricidade usando uma tecnologia de formato incomum.

À medida que os dispositivos inteligentes conectados à Internet se tornam menores e mais difundidos, o desafio de alimentá-los fica mais agudo. Um coletor de energia barato desenvolvido na KAUST pode ajudar a recarregar dispositivos da Internet das coisas (IoT) usando ondas de rádio de fontes sem fio.

Uma maneira pela qual os pesquisadores estão miniaturizando dispositivos para aplicativos IoT é por meio de uma abordagem chamada sistema no pacote. Trabalhos recentes mostraram que a embalagem protetora em torno de dispositivos microeletrônicos pode ser usada para acomodar componentes, como antenas de comunicação, para custos e requisitos de espaço significativamente reduzidos.

Atif Shamim, professor de engenharia elétrica e especialista em captação de energia, perceberam que os princípios do sistema no pacote podem ajudar os dispositivos IoT a se tornarem mais autossuficientes. Sua equipe investigou estratégias para construir antenas altamente compactas que sintonizam os sinais de radiofrequência emitidos por dispositivos móveis e sem fio. Eles então se uniram ao grupo de Khaled Salama na KAUST para converter essa energia em eletricidade usando diodos semicondutores.

A maioria dos coletores de radiofrequência pode acessar apenas uma única parte do espectro sem fio, como o padrão 3G. Equipe de Shamim, Contudo, teve como objetivo produzir um dispositivo multibanda que pode acumular mais energia de várias fontes de comunicação.

"Pedir a uma antena para fazer o trabalho de várias outras simultaneamente é complicado, "observa Azamat Bakytbekov, o primeiro autor do artigo. "Você tem que garantir que o desempenho não caia em nenhum ponto de frequência."

Os pesquisadores se voltaram para um pacote em forma de cubo e o conceito matemático de fractais - padrões que se repetem de pequena a grande escala - para construir sua colheitadeira. Primeiro, a equipe 3-D imprimiu um substrato de plástico quadrado e, em seguida, imprimiu uma tela de antenas fractais em sua superfície usando metal prateado. Finalmente, eles colaram cinco das peças de plástico para formar um cubo, aproximadamente cinco centímetros de tamanho.

As antenas fractais podem introduzir várias ressonâncias que permitem o acesso a partes mais amplas do espectro de rádio. A geometria simétrica do cubo trabalhou para aumentar esse efeito, reunindo radiação em todo o cubo. A varredura de espectro sem fio subsequente revelou várias frequências distintas onde a coleta de energia poderia funcionar.

Experimentos em ambientes do mundo real provaram que o harvester poderia reunir energia de rádio suficiente para alimentar pequenos sensores sem fio. Mas a ocorrência mais interessante, de acordo com o co-autor, Thang Nguyen, foi quando os usuários de smartphones passaram pelo cubo 3-D.

"Nós vimos a energia acumulada pelo cubo de repente aumentar quando uma pessoa próxima fez uma ligação, "diz Nguyen." Com o aumento da comunicação móvel, este conceito permite que cada vez mais energia de radiofrequência seja captada. "