没有电线连接的更环保的物联网

一个由 KAUST 领导的国际团队建议，依赖替代半导体材料(例如可印刷有机物、纳米碳同素异形体和金属氧化物)的新兴形式的薄膜设备技​​术可能有助于实现更具经济性和环境可持续性的物联网 (IoT)。

物联网将对日常生活和许多行业产生重大影响。它连接并促进了各种形状和大小的众多智能对象之间的数据交换——例如远程控制的家庭安全系统、配备了可检测道路障碍物的传感器的自动驾驶汽车，以及温度控制的工厂设备——通过互联网和其他传感和通信网络。

到下一个十年，这个新兴的超网络预计将达到数万亿台设备，从而增加部署在其平台上的传感器节点的数量。

目前用于为传感器节点供电的方法依赖于电池技术，但电池需要定期更换，随着时间的推移，这不仅成本高昂而且对环境有害。此外，目前全球用于电池材料的锂产量可能跟不上传感器数量激增带来的不断增长的能源需求。

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) 能量收集器等技术)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。

KAUST 校友 Kalaivanan Loganathan 与 Thomas Anthopoulos 及其同事评估了各种大面积电子技术的可行性及其提供生态友好型无线供电物联网传感器的潜力。

由于基于解决方案的处理取得了重大进展，大面积电子产品最近成为传统硅基技术的有吸引力的替代品，这使得设备和电路更容易在柔性大面积基板上印刷。它们可以在低温下和可生物降解的基材(如纸张)上生产，这使得它们比硅基材料更环保。

多年来，Anthopoulos 的团队开发了一系列 RF 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 团队的主要贡献包括制造 RF 二极管以收集达到 5G/6G 频率范围的能量的可扩展方法。“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。

Loganathan 补充说，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。