KAUST 研究人员开发的无线供电电子设备有助于使物联网技术更加环保

为物联网 (IoT) 中使用的越来越多的传感器节点供电带来了技术挑战。电池供电设备的经济和可持续性问题意味着无线供电操作——与环保电路技术相结合——将是必要的。

一个由沙特 KAUST （阿卜杜拉国王科技大学 (King Abdullah University of Science and Technology (KAUST))）领导的国际团队建议，依赖于替代半导体材料的新兴形式的薄膜器件技术，可以基于有机半导体、非晶金属氧化物半导体、半导体碳纳米管和二维半导体，可以提供解决方案。

物联网将对日常生活和许多行业产生重大影响，通过互联网和其他传感和通信网络连接并促进各种形状和大小的大量智能对象之间的数据交换。到下一个十年，这个不断增长的超级网络预计将达到数万亿台设备，从而增加其平台上部署的传感器节点的数量。

目前，传感器节点依靠电池来提供运行所需的能量。但电池需要定期更换，随着时间的推移，成本高昂且对环境有害。

无线供电的传感器节点可以通过使用所谓的能量收集器（例如光伏电池和射频 (RF)能量收集器）以及其他技术从环境中汲取能量，从而帮助实现可持续的物联网。大面积电子设备可能是启用这些电源的关键。

在他们的研究中，KAUST 校友 Kalaivanan Loganathan 与 Thomas Anthopoulos 及其同事研究了各种大面积电子技术的可行性及其提供环保、无线供电的物联网传感器节点的潜力。

由于基于溶液的工艺取得了显着进步，大面积电子产品最近已成为传统硅基技术的有吸引力的替代品，这使得在柔性大面积基板上印刷设备和电路变得更加容易。它们可以在低温下和可生物降解的基材（如纸张）上生产，使其比硅基材料更环保。

多年来，该团队开发了一系列射频电子元件，包括基于金属氧化物和有机聚合物的半导体器件，称为肖特基二极管。“这些设备是无线能量收集器中的关键组件，并最终决定传感器节点的性能和成本，”Loganathan 说。

KAUST 团队开发了可扩展的制造 RF 二极管的方法，以收集达到 5G/6G 频率范围的能量。

“此类技术为在不久的将来以更可持续的方式为数十亿传感器节点提供动力提供了所需的构建模块。”Anthopoulos说:“现在，该团队正在研究这些低功耗设备与天线和传感器的单片集成，以展示它们的真正潜力。”