اینترنت اشیا  سبز بدون سیم

28 دسامبر 2022 – توسط دانشگاه علم و صنعت ملک عبدالله -ابزارهای الکترونیکی بی‌سیم که توسط محققان KAUST توسعه یافته‌اند، می‌توانند به سازگاری بیشتر فناوری اینترنت اشیا با محیط زیست کمک کنند. اعتبار: © 2022 KAUST; هنو هوانگ

یک تیم بین المللی به رهبری KAUST پیشنهاد می کند که اشکال نوظهور فناوری دستگاه های لایه نازک که بر مواد نیمه هادی جایگزین، مانند مواد آلی قابل چاپ، آلوتروپ های نانو کربن و اکسیدهای فلزی تکیه دارند، می توانند به اینترنت اشیا (IoT) پایدارتر از نظر اقتصادی و زیست محیطی کمک کنند.

مقاله آنها در مجله Nature Electronics منتشر شده است.

اینترنت اشیا قرار است تاثیر زیادی بر زندگی روزمره و بسیاری از صنایع داشته باشد. این ابزار بین بسیاری از اشیاء هوشمند با شکل و اندازه های مختلف – مانند سیستم های امنیتی خانه با کنترل از راه دور، اتومبیل های خودران مجهز به حسگرهایی که موانع موجود در جاده را تشخیص می دهند، و تجهیزات کارخانه با دمای کنترل شده- اینترنت و سایر شبکه های حسی و ارتباطی را به یکدیگر متصل می کند و تبادل داده را تسهیل می کند..

پیش‌بینی می‌شود که این ابرشبکه رو به رشد تا دهه آینده به تریلیون‌ها دستگاه برسد و تعداد گره‌های حسگر مستقر در پلتفرم‌هایش را افزایش دهد.

رویکردهای فعلی که برای تامین انرژی گره‌های حسگر استفاده می‌شوند به فناوری باتری متکی هستند، اما باتری‌ها نیاز به تعویض منظم دارند که در طول زمان هزینه‌بر و برای محیط زیست مضر است. همچنین، تولید جهانی فعلی لیتیوم برای مواد باتری ممکن است با افزایش تقاضای انرژی ناشی از افزایش تعداد حسگرها سازگار نباشد.

گره‌های حسگر بی‌سیم می‌توانند با جذب انرژی از محیط با استفاده از به اصطلاح برداشت‌کننده‌های انرژی، مانند سلول‌های فتوولتائیک و برداشت‌کننده‌های انرژی فرکانس رادیویی (RF) و سایر فناوری‌ها، به دستیابی به اینترنت اشیا پایدار کمک کنند. وسایل الکترونیکی با مساحت بزرگ می تواند کلیدی در فعال کردن این منابع انرژی باشد.

Kalaivanan Loganathan، فارغ التحصیل KAUST، به همراه توماس آنتوپولوس و همکاران، قابلیت دوام فناوری‌های مختلف الکترونیکی وسیع و پتانسیل آن‌ها را برای ارائه حسگرهای اینترنت اشیا با انرژی بی‌سیم و سازگار با محیط زیست ارزیابی کردند.

به لطف پیشرفت قابل توجه در پردازش مبتنی بر محلول، که چاپ دستگاه ها و مدارها را بر روی بسترهای منعطف و مساحت بزرگ آسان تر کرده است، اخیراً لوازم الکترونیکی با مساحت بزرگ به عنوان جایگزین جذابی برای فناوری های مبتنی بر سیلیکون معمولی ظاهر شده اند. آنها را می توان در دماهای پایین و روی بسترهای زیست تخریب پذیر مانند کاغذ تولید کرد، که آنها را نسبت به همتایان مبتنی بر سیلیکون خود دوستدار محیط زیست می کند.

طی سال‌ها، تیم Anthopoulos مجموعه‌ای از قطعات الکترونیکی RF، از جمله دستگاه‌های نیمه‌رسانای اکسید فلزی و پلیمری آلی به نام دیودهای شاتکی را توسعه داده است. لوگاناتان می‌گوید: «این دستگاه‌ها اجزای حیاتی در برداشت‌کننده‌های انرژی بی‌سیم هستند و در نهایت عملکرد و هزینه گره‌های حسگر را تعیین می‌کنند.

کمک‌های کلیدی تیم KAUST شامل روش‌های مقیاس‌پذیر برای تولید دیودهای RF برای برداشت انرژی به محدوده فرکانس 5G/6G است. آنتوپولوس می‌گوید: «چنین فناوری‌هایی بلوک‌های ساختمانی مورد نیاز را برای راه‌های پایدارتری برای تامین انرژی میلیاردها گره حسگر در آینده نزدیک فراهم می‌کنند.

لوگاناتان اضافه می کند که تیم در حال بررسی ادغام یکپارچه این دستگاه های کم مصرف با آنتن و حسگرها است تا پتانسیل واقعی آنها را به نمایش بگذارد.