ウエアラブルデバイス駆動に電波からエネルギーを収集

April, 8, 2021, Boston--電子レンジからWi-Fi接続まで､環境に充満する電波は、単に消費されるエネルギー信号であるばかりか､エネルギー源そのものである｡
　ペンステートエンジニアリングサイエンス･メカニクス学部Dorothy Quiggle Career Development教授､Huanyu “Larry” Chengをリーダーとする国際研究チームは､ウエアラブルデバイスにエネルギーを供給するために電波からエネルギーを収集する方法を開発した｡研究成果は､Materials Today Physicsに発表された｡

Chengによると､ウエアラブル健康モニタリングデバイスのための現在のエネルギー源は､センサデバイスに電力を供給する場合､それなりにふさわしい状況があるが､それぞれ問題がある｡例えば､ソーラパワーは､太陽が出ている時にのみエネルギーを収集できる｡自己発電摩擦電気デバイスは､身体が動いている時にエネルギーを収集できるだけである｡

｢われわれは､これら現在の電源のいずれをも置き換えるつもりはなしｓい｡追加で､一貫したエネルキーを供給しようとしている｣(Cheng)｡

研究チームは､伸縮性のあるワイドバンドダイポールアンテナシステムを開発した｡これは､健康モニタリングセンサから収集したデータをワイヤレス送信できる｡システムは､金属被覆した導電性グラフェン材料に集積した2つの伸縮性のある金属アンテナで構成されている｡システムのワイドバンド設計により､引き伸ばしても､曲げても､捻ってもその周波数関数は維持される｡このシステムは､さらに伸縮性のある整流回路に接続され､整流アンテナ”rectenna”(レクテナ)となり､電磁波からのエネルギーを電気に変換できる｡この電気は､ワイヤレスデバイスの電力に､またバッテリやスーパーキャパシタなどのエネルギー蓄積デバイスの充電に使える｡

このレクテナは､周囲環境からの電波、電磁波をエネルギーに変換してデバイスのセンシングモジュールに電力を供給する｡デバイスは､温度､水和､血中酸素レベルをトラッキングする｡Chengによると､他の電源と比べて､生成されるエネルギーは少ないが､そのシステムは継続的に電力を生成できるので優位性は大きい｡

｢われわれは､すでに周囲に存在するエネルギーを利用している｡電波は､いつでも至る所にある｡周囲環境にあるこのエネルギーを利用しないなら､それは単に無駄になるだけだ｡われわれは､このエネルギーを収集し、電力に整流することができる｣(Cheng)｡

同氏によると､次のステップは､この回路の微小化バージョンを研究し､整流器の伸縮可能性開発への取組である｡

(詳細は､https://news.psu.edu)