KAUST 研究人員開發的無線供電電子設備有助于使物聯網技術更加環保

為物聯網 (IoT) 中使用的越來越多的傳感器節點供電帶來了技術挑戰。電池供電設備的經濟和可持續性問題意味著無線供電操作——與環保電路技術相結合——將是必要的。

一個由沙特 KAUST （阿卜杜拉國王科技大學 (King Abdullah University of Science and Technology (KAUST))）領導的國際團隊建議，依賴于替代半導體材料的新興形式的薄膜器件技術，可以基于有機半導體、非晶金屬氧化物半導體、半導體碳納米管和二維半導體，可以提供解決方案。

物聯網將對日常生活和許多行業產生重大影響，通過互聯網和其他傳感和通信網絡連接并促進各種形狀和大小的大量智能對象之間的數據交換。到下一個十年，這個不斷增長的超級網絡預計將達到數萬億臺設備，從而增加其平臺上部署的傳感器節點的數量。

目前，傳感器節點依靠電池來提供運行所需的能量。但電池需要定期更換，隨著時間的推移，成本高昂且對環境有害。

無線供電的傳感器節點可以通過使用所謂的能量收集器（例如光伏電池和射頻 (RF)能量收集器）以及其他技術從環境中汲取能量，從而幫助實現可持續的物聯網。大面積電子設備可能是啟用這些電源的關鍵。

在他們的研究中，KAUST 校友 Kalaivanan Loganathan 與 Thomas Anthopoulos 及其同事研究了各種大面積電子技術的可行性及其提供環保、無線供電的物聯網傳感器節點的潛力。

由于基于溶液的工藝取得了顯著進步，大面積電子產品最近已成為傳統硅基技術的有吸引力的替代品，這使得在柔性大面積基板上印刷設備和電路變得更加容易。它們可以在低溫下和可生物降解的基材（如紙張）上生產，使其比硅基材料更環保。

多年來，該團隊開發了一系列射頻電子元件，包括基于金屬氧化物和有機聚合物的半導體器件，稱為肖特基二極管?！斑@些設備是無線能量收集器中的關鍵組件，并最終決定傳感器節點的性能和成本，”Loganathan 說。

KAUST 團隊開發了可擴展的制造 RF 二極管的方法，以收集達到 5G/6G 頻率范圍的能量。

“此類技術為在不久的將來以更可持續的方式為數十億傳感器節點提供動力提供了所需的構建模塊。”Anthopoulos說:“現在，該團隊正在研究這些低功耗設備與天線和傳感器的單片集成，以展示它們的真正潛力。”