Perangkat elektronik berdaya sangat rendah dan mudah dibuat dapat mengisi daya begitu saja
Innovation

Perangkat elektronik berdaya sangat rendah dan mudah dibuat dapat mengisi daya begitu saja


Kesan artis tentang transistor CNT cetak berbasis nanodielektrik hybrid Credit: Luis Portilla

Para peneliti telah mengembangkan pendekatan baru untuk elektronik tercetak yang memungkinkan perangkat elektronik berdaya sangat rendah yang dapat mengisi ulang daya dari cahaya sekitar atau kebisingan frekuensi radio. Pendekatan ini membuka jalan bagi barang elektronik cetak berbiaya rendah yang dapat disematkan dengan mulus dalam objek dan lingkungan sehari-hari.

Elektronik yang mengonsumsi daya dalam jumlah kecil adalah kunci untuk pengembangan Internet of Things, di mana objek sehari-hari terhubung ke internet. Banyak teknologi yang muncul, dari perangkat yang dapat dikenakan hingga perangkat perawatan kesehatan hingga rumah pintar dan kota pintar, membutuhkan transistor dan sirkuit elektronik hemat biaya yang dapat berfungsi dengan penggunaan energi minimal.

Elektronik cetak adalah cara sederhana dan murah untuk membuat elektronik yang dapat membuka jalan bagi perangkat elektronik berbiaya rendah pada substrat yang tidak konvensional — seperti pakaian, bungkus plastik atau kertas — dan menyediakan ‘kecerdasan’ bagi benda-benda sehari-hari.

Namun, perangkat ini perlu beroperasi dengan energi dan konsumsi daya yang rendah agar dapat digunakan untuk aplikasi dunia nyata. Meskipun teknik pencetakan telah berkembang pesat, konsumsi daya tetap menjadi tantangan — berbagai solusi yang tersedia terlalu rumit untuk produksi komersial.

Sekarang, para peneliti dari University of Cambridge, bekerja dengan kolaborator dari China dan Arab Saudi, telah mengembangkan pendekatan untuk barang elektronik cetak yang dapat digunakan untuk membuat perangkat berbiaya rendah yang dapat mengisi ulang dari udara tipis. Bahkan sinyal radio sekitar yang mengelilingi kita akan cukup untuk memberi daya pada mereka. Hasilnya dipublikasikan di jurnal ACS Nano.

Karena baterai komersial yang memberi daya pada banyak perangkat memiliki masa hidup yang terbatas dan dampak lingkungan yang negatif, para peneliti mengembangkan elektronik yang dapat beroperasi secara mandiri dengan tingkat energi yang sangat rendah.

Teknologi yang dikembangkan oleh para peneliti memberikan rangkaian elektronik berkinerja tinggi berdasarkan transistor film tipis yang ‘ambipolar’ karena mereka hanya menggunakan satu bahan semikonduktor untuk mengangkut muatan listrik negatif dan positif di saluran mereka, di wilayah operasi yang disebut ‘dalam subthreshold ‘- frase yang pada dasarnya berarti bahwa transistor dioperasikan di wilayah yang secara konvensional dianggap sebagai status’ off ‘. Tim menciptakan frase ‘ambipolar-subthreshold dalam’ untuk merujuk pada voltase operasi ultra-rendah dan tingkat konsumsi daya yang belum pernah terjadi sebelumnya.

Jika sirkuit elektronik yang terbuat dari perangkat ini akan ditenagai oleh baterai AA standar, para peneliti mengatakan ada kemungkinan bahwa mereka dapat berjalan selama jutaan tahun tanpa gangguan.

Tim, yang termasuk peneliti dari Soochow University, Chinese Academy of Sciences, ShanghaiTech University, dan King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), menggunakan tabung nano karbon tercetak — silinder karbon ultra-tipis — sebagai semikonduktor ambipolar untuk mencapai hasil.

“Berkat pendekatan ambipolar dalam-subthreshold, kami menciptakan elektronik tercetak yang memenuhi persyaratan daya dan voltase aplikasi dunia nyata, dan membuka peluang untuk penginderaan jauh dan perangkat ‘tempat-dan-lupakan’ yang dapat beroperasi tanpa baterai untuk perangkat mereka. seumur hidup, “kata penulis bersama Luigi Occhipinti dari Departemen Teknik Cambridge. “Yang terpenting, elektronik cetak berdaya sangat rendah kami sederhana dan hemat biaya untuk memproduksi dan mengatasi rintangan yang sudah lama ada di lapangan.”

“Pendekatan kami terhadap elektronik tercetak dapat ditingkatkan untuk membuat perangkat hemat baterai murah yang dapat memanen energi dari lingkungan, seperti sinar matahari atau gelombang elektromagnetik ambien yang ada di mana-mana, seperti yang dibuat oleh ponsel dan stasiun wifi kami,” kata co-lead penulis Profesor Vincenzo Pecunia dari Universitas Soochow. Pecunia adalah mantan Ph.D. mahasiswa dan peneliti postdoctoral di Cambridge’s Cavendish Laboratory.

Pekerjaan ini membuka jalan bagi generasi baru elektronik mandiri untuk aplikasi biomedis, rumah pintar, pemantauan infrastruktur, dan ekosistem perangkat Internet of Things yang tumbuh secara eksponensial.


Pendinginan terintegrasi transistor untuk chip yang lebih bertenaga


Informasi lebih lanjut:
Luis Portilla dkk. Ambipolar Deep-Subthreshold Printed-Carbon-Nanotube Transistors untuk Ultralow-Voltage dan Ultralow-Power Electronics, ACS Nano (2020). DOI: 10.1021 / acsnano.0c06619

Disediakan oleh University of Cambridge

Kutipan: Perangkat elektronik berdaya sangat rendah dan mudah dibuat dapat mengisi daya begitu saja (2020, 13 Oktober) diambil pada 27 November 2020 dari https://techxplore.com/news/2020-10-easy-to-make-ultra -low-power-electronics-thin.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Togel