По оценкам экспертов, к 2025 количество устройств интернета вещей достигнет 75 млрд. В это число входят в том числе многочисленные датчики, собирающие данные об инфраструктуре и окружающей среде в реальном времени. Проблема в том, что обеспечить эти сенсоры источниками питания не так-то просто, пишет MIT News.
С одной стороны, использование аккумуляторов потребует их периодической зарядки, что непрактично. С другой стороны, использование стандартных RFID-датчиков сильно ограничивает радиус передачи данных. Ранее исследователи пытались внедрить в RFID-датчики кремниевые солнечные панели, однако они слишком громоздки и дороги в производстве, что не подходит для массовых миниатюрных устройств.
Свое решение проблемы на днях представили инженеры из Массачусетского технологического университета, также предложившие задействовать при создании датчиков фотогальванические элементы — но не кремниевые, а из перовскитовой пленки. По словам исследователей, она обладает рядом преимуществ: прежде всего, такая пленка недорога и проста в производстве, во-вторых, она тонкая, гибкая и прозрачная, в-третьих, в отличие от кремниевых аналогов, перовскитные фотоэлементы способны генерировать электричество не только под лучами солнца, но и в условиях комнатного освещения.
Дабы доказать эффективность предложенного решения, инженеры интегрировали четыре перовскитные ячейки в RFID-датчики для постоянного наблюдения за колебаниями температуры, которые сперва использовали под открытым небом, а затем перенесли в тестовое помещение с флуоресцентным освещением.
По результатам испытаний выяснилось, что оснащенные перовскитными пленками RFID-датчики способны без перебоев работать и на улице, и внутри зданий. Более того, в отличие от традиционных аналогов, передающих данные на расстояние до метра, такие сенсоры могут передавать данные на расстояние до 5 метров. Благодаря этому, указывают исследователи, один считыватель можно задействовать для сбора информации с гораздо большего числа датчиков. То есть разворачивать системы из таких сенсоров дешевле и проще.
Вдобавок к этому инженеры подсчитали, что энергии, генерируемой миниатюрными панелями, достаточно, чтобы подключить к одному источнику питания сразу несколько разных датчиков. Таким образом можно создать один универсальный «датчик-комбайн», отслеживающий одновременно и давление, и температуру, и вибрации, и влажность воздуха, и загрязнение. А если оснастить сенсоры не только миниатюрными перовскитными панелями, но и мини-аккумуляторами, то, по расчетам исследователей, 45 минут воздействия освещения будет достаточно, чтобы обеспечить датчики энергией на 3 часа работы при условии передачи данных каждые несколько секунд.
Исследователи указывают, что в зависимости от факторов окружающей среды — влажности или температуры — такие сенсоры могут работать месяцами или даже годами, прежде чем выйдут из строя, что идеально вписывается в концепцию интернета вещей, подразумевающую наличие огромного множества датчиков, работающих незаметно для человека.
По словам авторов, разработанное ими решение будет особенно полезным при создании RFID-датчиков для наблюдения за почвой, отслеживания грузов в цепочках поставок или более пристального контроля за энергоэффективностью зданий. Кроме того, поскольку перовскитные фотоэлементы прозрачны, оснащенными ими сенсоры можно размещать в том числе на автомобильных окнах и ветровых стеклах.
Источник: hightech.plus