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柔性整流天线将WiFi信号转电能:为微型设备供电新突破

首个全柔性器件:二维半导体钼 disulfide 实现GHz频段能量收集

MIT团队研发新型整流天线,利用厚度仅三原子层的二维材料钼 disulfide (MoS₂),将WiFi等射频电磁波转为直流电。器件在普通WiFi信号(150微瓦)下输出40微瓦,足以驱动硅芯片或点亮LED。

核心创新:肖特基二极管降低寄生电容

传统整流天线用砷化镓或硅,虽覆盖WiFi频段但质地刚性,大面积制造成本高;且现有柔性整流器难在GHz频段工作。新器件利用MoS₂接触特定化学物质时发生相变(半导体→金属),形成半导体-金属结即肖特基二极管,同时最小化寄生电容与串联电阻,实现高达10 GHz的射频捕获转换,覆盖LTE、蓝牙、Wi-Fi频段。

效率与应用前景

器件最大输出效率约40%(传统刚性器件50%-60%),随WiFi信号强度变化。团队计划提升效率。早期应用包括可穿戴电子、医疗植入设备、物联网传感器;未来可为可吞服诊断胶囊供电,推动无电池微型电子发展。

参考文献:Nature | doi:10.1038/s41586-019-0892-1 | MIT

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