La electrónica inalámbrica desarrollada por investigadores de KAUST podría ayudar a que la tecnología de Internet de las cosas sea más respetuosa con el medio ambiente. Crédito: © 2022 KAUST; Heno Hwang
Los dispositivos electrónicos de gran superficie con alimentación inalámbrica podrían permitir un Internet de las cosas más económico y ecológico.
Las formas emergentes de tecnologías de dispositivos de película delgada que se basan en materiales semiconductores alternativos, como compuestos orgánicos imprimibles, alótropos de nanocarbono y óxidos metálicos, podrían contribuir a un plan económico y ambiental más sostenible de Internet de las cosas (IoT) en el mundo, sugiere un equipo internacional dirigido por KAUST. .
Se espera que IoT tenga un gran impacto en la vida diaria y en muchas industrias. Conecta y facilita el intercambio de datos entre una multitud de objetos inteligentes de varias formas y tamaños, como sistemas de seguridad para el hogar controlados a distancia, automóviles autónomos equipados con sensores que detectan obstáculos en la carretera y equipos de conducción. – en Internet y otras redes de detección y comunicación.
Se espera que esta floreciente hiperred alcance billones de dispositivos en la próxima década, aumentando la cantidad de nodos sensores desplegados en sus plataformas.
Los enfoques actuales utilizados para alimentar los nodos sensores se basan en la tecnología de baterías, pero las baterías deben reemplazarse con regularidad, lo que es costoso y dañino para el medio ambiente con el tiempo. Además, es posible que la producción mundial actual de litio para materiales de baterías no se mantenga al día con la creciente demanda de energía debido al creciente número de sensores.
Los nodos de sensores con alimentación inalámbrica podrían ayudar a lograr un IoT sostenible extrayendo energía del medio ambiente utilizando los denominados recolectores de energía, como células fotovoltaicas y recolectores de calor, energía de radiofrecuencia (RF), entre otras tecnologías. La electrónica de gran superficie podría desempeñar un papel clave en la habilitación de estas fuentes de energía.
El ex alumno de KAUST, Kalaivanan Loganathan, junto con Thomas Anthopoulos y sus colegas, evaluaron la viabilidad de varias tecnologías electrónicas de área grande y su potencial para ofrecer sensores de IoT ecológicos e inalámbricos.
La electrónica de área grande ha surgido recientemente como una alternativa atractiva a las tecnologías convencionales basadas en silicio gracias a los avances significativos en el procesamiento basado en soluciones, que han facilitado la impresión de dispositivos y circuitos en sustratos flexibles de área grande. Se pueden producir a bajas temperaturas y sobre sustratos biodegradables como el papel, lo que los hace más ecológicos que sus equivalentes a base de silicio.
A lo largo de los años, el equipo de Anthopoulos ha desarrollado una gama de componentes electrónicos de RF, incluidos dispositivos semiconductores de óxido de metal y polímeros orgánicos conocidos como diodos Schottky. “Estos dispositivos son componentes cruciales en los recolectores de energía inalámbricos y, en última instancia, dictan el rendimiento y el costo de los nodos de sensores”, dice Loganathan.
Las contribuciones clave del equipo de KAUST incluyen métodos escalables de fabricación de diodos de RF para recolectar energía que alcanza el rango de frecuencia 5G/6G. “Estas tecnologías proporcionan los componentes básicos necesarios para una forma más sostenible de alimentar los miles de millones de nodos de sensores en el futuro cercano”, dice Anthopoulos.
El equipo está estudiando la integración monolítica de estos dispositivos de bajo consumo con antena y sensores para mostrar su verdadero potencial, añade Loganathan.
Referencia: “Electrónica inalámbrica de área grande para Internet de las cosas” por Luis Portilla, Kalaivanan Loganathan, Hendrik Faber, Aline Eid, Jimmy GD Hester, Manos M. Tentzeris, Marco Fattori, Eugenio Cantatore, Chen Jiang, Arokia Nathan, Gianluca Fiori, Taofeeq Ibn-Mohammed, Thomas D. Anthopoulos y Vincenzo Pecunia, 28 de diciembre de 2022, Electrónica natural.
DOI: 10.1038/s41928-022-00898-5
