Създадоха пластмасови обекти, които излъчват WiFi, но без източник на енергия

Представете си, че с един жест на телефона ще може да получите точна информация за количеството на различни домакински продукти – минерална вода, прах за пране, мляко, а дори гориво и подобни. Онлайн ще можете да отчитате консумацията на определени суровини или пък да получавате данни от сензори за различни параметри на околната среда – влажност, скорост на вятъра или количество на падналите валежи. А най-хубавото – „сензорите“ могат лесно да се произвеждат от полимер (3D принтиране) и не се нуждаят от пряк източник на енергия.

Новият процес за принтиране на обекти, които се свързват с безжичната интернет мрежа без нуждата от конвенционална електроника и източник на електричество, е създаден от University of Washington и е описан в статия в журнала ACM Transactions on Graphics (1).

Трябва да се отбележи, че това не са първите подобни устройства. През 2015 година друг екип учени създаде малък температурен сензор на стойност 0.20$, който не се нуждае от батерия или постоянен, жичен източник на енергия (2).

За да демонстрират технологията си, авторите представят на научен форум кутия за съхранение на препарат за пране, която следи постоянно количеството на детергента и дава информация за него. Това устройство е икономично, евтино и дори може да се каже екологично.

Но как работи? Представете си един аналогов часовник. Той следи времето благодарение на механична архитектура, която консумира кинетичната енергия от движението на някои от частите. Екипът учени решава да използва същия принцип, но под различна форма.

Учените са разчитали на физичен ефект, който е познат като „обратно разсейване“. Това е нискоенергийна комуникационна технология, която използва радиочестотни сигнали като тези, които се излъчват от рутерите, като източник на енергия. Това означава, че всичко с антена може да конвертира сигналите в минимално количество ток. По този начин те могат да функционират без да ползват допълнителна електроника или батерии.

Този „прост“ принцип е бил приложен върху принтирани обекти, при което полимерите се смесват с мед (метал). Така се създава проводима антена. Но как се осъществява самото количествено отчитане на дадена субстанция?

Самите устройства са всъщност малки механични механизми, които се задвижват всеки път, когато върху тях се упражнява сила. Например разгледаният прах за пране всеки път, когато напуска контейнера, кара механизма да се задвижва с различна скорост в зависимост от наличното количество. Колкото по-бързо се движи механизмът, толкова по-голямо е количеството.

В определен момент електрически проводим превключвател ще докосва антената, при което силата на сигнала би била много по-голяма. Така изменението на сигнала и неговата честота могат да се наблюдават пряко чрез всякакви електронни устройства – компютър, таблет, телефон, а от тези данни да се черпи ценна информация.