空氣也能“發電”？超表面天線可將環境無線電波轉化為電能

財聯社（上海，編輯 黃君芝）訊，據報道，研究人員日前開發了一種新的超表面天線，它代表了從無線電波（如手機網絡或藍牙連接中使用的電波）中獲取能量的實踐邁出了實質性一步。這項技術有可能為傳感器、LED和其他耗能低的簡單設備提供無線電源。

來自南佛羅里達大學的研究小組負責人Jiangfeng Zhou表示：“通過消除有線連接和電池，這些天線可以幫助降低成本，提高可靠性，并使一些電子系統更高效。這將有助于為智能家居傳感器供電，比如用于溫度、照明和運動的傳感器，或用于監測建筑或橋梁結構的傳感器，在這些地方更換電池可能很難或不可能。”

這項研究成果已于近期發表在了《光學材料快報》（Optical Materials Express）上。研究人員報告說，他們對新天線的實驗室測試表明，它可以從低功率無線電波中獲取100微瓦的功率，足以為簡單的設備供電。用于制造天線的超材料表現出對無線電波的完美吸收，并被設計為在低強度下工作。

制作樣品和進行測量的團隊成員Clayton Fowler說：“盡管還需要更多的工作來使天線小型化，但我們的設備使用現實世界中發現的環境功率水平，以高效率跨越了100微瓦收獲功率的關鍵門檻。這項技術也可以進行調整，這樣就可以提供一個無線電波源，為房間周圍的設備供電或充電。”

很長一段時間以來，科學家們一直試圖從無線電波中獲取能量，但很難獲得足夠有用的能量。這種情況正在改變，這要歸功于超材料的發展和不斷增加的可用無線電頻率能源的環境來源，如手機網絡、Wi-Fi、GPS和藍牙信號。

“隨著基于無線電波的技術的巨大發展，將會有大量的廢棄電磁排放可以被收集，”Zhou說，“這與超材料的進步相結合，為新設備和應用創造了一個成熟的環境，這些新設備和應用可以從收集并利用這些廢棄能源中受益。”

超材料使用小型的、精心設計的結構來與光波和無線電波相互作用，而這是自然材料無法做到的。為了制造能量收集天線，研究人員使用了一種專為高吸收無線電波而設計的超材料，這種材料允許更高的電壓流過設備的二極管。這提高了它將無線電波轉化為能量的效率，尤其是在低強度下。

由于目前的天線版本比它可能供電的大多數設備都要大得多，研究人員正在努力使其更小。他們還想制造一種能同時從多種無線電波中收集能量的版本，這樣就能收集更多的能量。