空气也能“发电”？超表面天线可将环境无线电

来源：环境昆虫学报 【在线投稿】栏目：综合新闻时间：2022-03-07

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摘要：财联社（上海，编辑黄君芝）讯，据报道，研究人员日前开发了一种新的超表面天线，它代表了从无线电波（如手机网络或蓝牙连接中使用的电波）中获取能量的实践迈出了实质性一

财联社（上海，编辑黄君芝）讯，据报道，研究人员日前开发了一种新的超表面天线，它代表了从无线电波（如手机网络或蓝牙连接中使用的电波）中获取能量的实践迈出了实质性一步。这项技术有可能为传感器、LED和其他耗能低的简单设备提供无线电源。

来自南佛罗里达大学的研究小组负责人Jiangfeng Zhou表示：“通过消除有线连接和电池，这些天线可以帮助降低成本，提高可靠性，并使一些电子系统更高效。这将有助于为智能家居传感器供电，比如用于温度、照明和运动的传感器，或用于监测建筑或桥梁结构的传感器，在这些地方更换电池可能很难或不可能。”

这项研究成果已于近期发表在了《光学材料快报》（Optical Materials Express）上。研究人员报告说，他们对新天线的实验室测试表明，它可以从低功率无线电波中获取100微瓦的功率，足以为简单的设备供电。用于制造天线的超材料表现出对无线电波的完美吸收，并被设计为在低强度下工作。

制作样品和进行测量的团队成员Clayton Fowler说：“尽管还需要更多的工作来使天线小型化，但我们的设备使用现实世界中发现的环境功率水平，以高效率跨越了100微瓦收获功率的关键门槛。这项技术也可以进行调整，这样就可以提供一个无线电波源，为房间周围的设备供电或充电。”

很长一段时间以来，科学家们一直试图从无线电波中获取能量，但很难获得足够有用的能量。这种情况正在改变，这要归功于超材料的发展和不断增加的可用无线电频率能源的环境来源，如手机网络、Wi-Fi、GPS和蓝牙信号。

“随着基于无线电波的技术的巨大发展，将会有大量的废弃电磁排放可以被收集，”Zhou说，“这与超材料的进步相结合，为新设备和应用创造了一个成熟的环境，这些新设备和应用可以从收集并利用这些废弃能源中受益。”

超材料使用小型的、精心设计的结构来与光波和无线电波相互作用，而这是自然材料无法做到的。为了制造能量收集天线，研究人员使用了一种专为高吸收无线电波而设计的超材料，这种材料允许更高的电压流过设备的二极管。这提高了它将无线电波转化为能量的效率，尤其是在低强度下。

由于目前的天线版本比它可能供电的大多数设备都要大得多，研究人员正在努力使其更小。他们还想制造一种能同时从多种无线电波中收集能量的版本，这样就能收集更多的能量。