无需连接电线的绿色物联网

kaust领导的一个国际团队认为，依赖于可打印有机物、纳米碳同素异体和金属氧化物等替代半导体材料的新兴形式的薄膜器件技术可能有助于实现更经济和环境可持续的物联网(IoT)。

物联网将对日常生活和许多行业产生重大影响。它通过互联网和其他传感和通信网络连接并促进了各种形状和大小的大量智能物体之间的数据交换，例如远程控制的家庭安全系统，配备了探测道路上障碍物的传感器的自动驾驶汽车，以及温度控制的工厂设备。

这个新兴的超级网络预计在未来十年将达到数万亿的设备，增加其平台上部署的传感器节点的数量。

目前用于为传感器节点供电的方法依赖于电池技术，但电池需要定期更换，成本高，而且随着时间的推移对环境有害。此外，目前全球用于电池材料的锂产量可能无法跟上传感器数量膨 胀带来的不断增长的能源需求。

无线供电的传感器节点可以通过使用所谓的能量采集器(如光伏电池和射频能量采集器)等技术从环境中获取能量，从而帮助实现可持续的物联网。大面积的电子设备可能是实现这些电源的关键。

KAUST校友Kalaivanan Loganathan与Thomas Anthopoulos及其同事评估了各种大规模电子技术的可行性，以及它们提供生态友好的无线物联网传感器的潜力。

由于基于溶液的加工技术取得了重大进展，使得器件和电路更容易在灵活的大面积基底上打印，大面积电子器件最近成为传统硅基技术的诱人替代品。它们可以在低温和生物可降解的基材(如纸)上生产，这使得它们比基于硅的同类产品更环保。

多年来，Anthopoulos的团队开发了一系列射频电子元件，包括金属氧化物和有机聚合物基半导体器件，即肖特基二极管。“这些设备是无线能量采集器的关键部件，最终决定了传感器节点的性能和成本，”Loganathan说。

KAUST团队的主要贡献包括制造RF二极管的可扩展方法，以收集达到5G/6G频率范围的能量。安托波洛斯说:“这些技术为在不久的将来为数十亿传感器节点提供更可持续的动力提供了必要的基石。”

该团队正在研究这些低功耗设备与天线和传感器的整体集成，以展示其真正的潜力，Loganathan补充道。