L'énergie ambiante émise par les téléphones portables et les modems peut être captée et convertie en électricité à l'aide d'une technologie de forme inhabituelle.

À mesure que les appareils intelligents connectés à Internet deviennent plus petits et plus répandus, le défi de les alimenter devient de plus en plus aigu. Un récupérateur d'énergie bon marché développé à KAUST peut aider à recharger les gadgets de l'Internet des objets (IoT) à l'aide d'ondes radio provenant de sources sans fil.

Les chercheurs miniaturisent les appareils pour les applications IoT par le biais d'une approche appelée système sur emballage. Des travaux récents ont montré que l'emballage de protection autour des dispositifs microélectroniques pouvait être utilisé pour accueillir des composants, telles que les antennes de communication, pour des coûts et des besoins en espace considérablement réduits.

Atif Chamim, professeur d'électrotechnique et expert en récupération d'énergie, ont réalisé que les principes du système sur emballage pouvaient aider les appareils IoT à devenir plus autonomes. Son équipe a étudié des stratégies pour construire des antennes très compactes qui syntonisent les signaux radiofréquence émis par les appareils mobiles et sans fil. Ils se sont ensuite associés au groupe de Khaled Salama à KAUST pour convertir cette énergie en électricité à l'aide de diodes semi-conductrices.

La plupart des moissonneurs de radiofréquences ne peuvent exploiter qu'une seule partie du spectre sans fil, comme la norme 3G. L'équipe de Chamim, cependant, visait à produire un appareil multibande capable d'accumuler plus d'énergie à partir de plusieurs sources de communication.

"Demander à une antenne de faire le travail de plusieurs autres simultanément est délicat, " note Azamat Bakytbekov, le premier auteur de l'article. "Vous devez vous assurer que les performances ne baissent pas à un point de fréquence."

Les chercheurs se sont tournés vers un emballage en forme de cube et le concept mathématique de fractales – des motifs qui se répètent de petite à grande échelle – pour construire leur moissonneuse. D'abord, l'équipe a imprimé en 3D un substrat en plastique carré, puis sérigraphié des antennes fractales sur sa surface à l'aide de métal argenté. Finalement, ils ont collé cinq des morceaux de plastique ensemble pour former un cube, environ cinq centimètres.

Les antennes fractales peuvent introduire de multiples résonances qui permettent d'accéder à des parties plus larges du spectre radio. La géométrie symétrique du cube a permis d'améliorer cet effet en rassemblant le rayonnement tout autour du cube. Le balayage ultérieur du spectre sans fil a révélé plusieurs fréquences distinctes où la récupération d'énergie pourrait fonctionner.

Des expériences dans des environnements réels ont prouvé que la moissonneuse pouvait collecter suffisamment d'énergie radio pour alimenter de petits capteurs sans fil. Mais l'événement le plus intéressant, selon le co-auteur, Thang Nguyen, c'était quand les utilisateurs de smartphones passaient devant le cube 3D.

« Nous avons vu la puissance recueillie par le cube augmenter soudainement lorsqu'une personne à proximité a passé un appel, " dit Nguyen. " Avec l'augmentation de la communication mobile, ce concept permet de récolter de plus en plus d'énergie radiofréquence."