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麻省理工发大招:利用石墨烯结合氮化硼装置实现“真”无线充电!
2020年04月07日 发布 分类:技术前沿 点击量:398
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太赫兹(Terahertz,简称THz) 波是指频率介于红外和微波之间的电磁波,故对其研究手段由电子学理论逐渐过渡为光子学理论。太赫兹波综合了电子学和光子学的优越性能,具有很多不同于其他电磁波的特殊性质。也正是这些特性,使之成为当前科技界最热闹的前沿领域之一。

 

当前的商用手机无线充电技术并不成熟,无法给客户端设备充电带来真正的方便。麻省理工(MIT)在3月27日公布了一项研究成果,研究人员通过将石墨烯和氮化硼相结合的整流器,将太赫兹波转化为直流电,从而实现实用的无线充电。

MIT材料实验室的Hiroki Isobe利用之前的研究成果,他发现利用高纯二维石墨烯和氮化硼设计的整流器中,石墨烯电子之间的作用力失去平衡(靠近硼的电子感受到一定的作用力,而靠近氮的电子感受到不同的拉力),整体效应就是物理学家所说的“倾斜散射”,即电子云在一个方向上倾斜运动。但是,如果石墨烯中确实存在太多的杂质,它们将成为电子云路径上的障碍物,导致这些云向各个方向散射,而不是像一个云那样移动。研究人员还发现,输入的太赫兹能量越强,一个设备能转换成直流电流的能量就越多。这意味着,任何转换装置也应包括一种在这些波进入装置之前将其集中的方法。

考虑到所有这些,研究人员绘制了太赫兹整流器的蓝图,该整流器由一小块石墨烯组成,石墨烯位于氮化硼层的顶部,被夹在一个天线内,该天线将收集并集中周围太赫兹辐射,将其信号放大到足以将其转换为直流电的程度。

 

2D材料整流器示意图

“这将非常像一个太阳能电池,被动地收集和转换环境能量,不同之处在于频率范围”,“实现室温下工作,设备将能满足更多应用,例如,为病人体内的植入物无线供电,而不需要手术来更换植入物的电池。这些设备还可以将周围的Wi-Fi信号转换为笔记本电脑和手机等个人电子产品充电。”

论文链接:https://advances.sciencemag.org/content/6/13/eaay2497

粉体圈 编译 YUXI

 


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