石墨烯设备可以收集Wi-Fi信号进行无线充电

 

麻省理工学院的一个研究小组设计了一种方法，可以从环境辐射中获取能量，为小型电子设备(手机可能还不行)充电。

 

                                                  

 

就目前而言，无线充电技术并不比有线充电有用多少，因为市面上的无线充电手机也并非真正的无线充电，它们无法像WiFi那样，随时随地的使用，依然需要借助带有线的无线充电器装置，只不过不需要插手机数据线，省去了插拔的麻烦。

 

周围的空气中散布着大量的环境辐射，现在，麻省理工学院的研究人员制定了系统的蓝图，该系统可以利用这种浪费的能源为设备充电。

 

太赫兹辐射是由电磁波谱上介于红外和微波之间的高频波组成的。它们是由许多电子设备产生的，基本上包括任何能发出Wi-Fi信号的东西。

 

虽然这看起来像是能量中尚未开发的金矿，但是众所周知，这些能量很难利用。麻省理工学院团队的新方法似乎是一种有趣的可能性-但在现阶段，这只是一个是设想，尚未经过测试。

 

该研究的主要作者Hiroki Isobe表示：“我们被太赫兹范围内的电磁波所包围。” “如果我们能够将这种能量转换成可用于日常生活的能源，那将有助于解决我们目前面临的能源挑战。”

 

该小组的设备被称为太赫兹整流器，它由一个小正方形的石墨烯和下面的一层氮化硼组成，两侧是天线。该天线收集来自周围空气的太赫兹辐射，从而增强信号，同时将其传递到石墨烯上。这进而导致石墨烯中的电子全部沿相同方向流动，从而产生直流电（DC）

                                                                    

太赫兹整流器工作原理的示意图。红线是太赫兹波，蓝色三角形是天线，绿色正方形是石墨烯。

（图片来源：newatlas）

 

研究小组说，石墨烯需要尽可能纯，因为任何杂质都会使电子散射。氮化硼层也起到同样防止发生这种情况发生的作用。正常情况下，石墨烯中的电子在各个方向上受到的力是均等的，但下层中的硼和氮原子会将其路径重定向到足以使它们一起移动的方向。

 

虽然任何太赫兹整流器可能只会产生少量电能，但一开始足以为小型设备供电。研究小组建议，第一种使用情况可以是为植入式设备（例如起搏器）供电，这些设备目前需要通过手术来更换电池。

 

但当然，这种技术的最终目标是在使用手机和笔记本电脑时给它们无线充电。多年来，研究人员一直在寻找获取无线电波等信号的方法，但普遍存在的问题包括输出功率小、充电时间长或需要专门建造的房间。看来在未来的许多年里，我们都还需要使用有线充电。

 

尽管如此，麻省理工学院的项目是迈向实用无线充电技术的最新一步。该团队现在计划开始构建和测试物理设备。

 

该研究发表在《 Science Advances.》上。（DOI: 10.1126/sciadv.aay2497）

（资料来源：麻省理工学院）

 

低成本的石墨烯-铁过滤器，有选择地分离气体混合物

 

                                                                                

 

新南威尔士大学的研究人员展示了一种新型的低成本石墨烯基膜（一种用于产生大量混合废气(如固体塑料废物、生物废料或废水)的工业领域的过滤器），能够分离来自气体混合物的不同的气体。

 

这个由新南威尔士大学的Rakesh Joshi博士领导的团队希望，在未来，他们来分离和捕获目前被认为是无用的废气，从而改善我们使用废气资源的方式。

 

这篇本月发表在《Advanced Materials》杂志上的论文，概述了他们这项实验室成果的发现。现在，研究人员希望进一步开发该过滤器，以使其可用于工业。

 

具体来说，利用氧化石墨烯薄膜超薄的优势，该研究小组将铁元素加入到氧化石墨烯过滤器中。

 

“我们发现这样做可以增强氧化石墨烯的气体传输能力。事实证明，向氧化石墨烯膜中添加铁（这就是我们所说的过渡金属）可以比其他类型的过滤器更有效地分离出不同的气体。

 

“特别是，这种材料在增强渗透性(即气体分子通过过滤器的速度)和选择性方面变现很好，选择性代表了气体在运输过程中从混合物中分离出来的效率。”事实上，我们的过滤器具有前所未有的选择性。”

 

从氮气中分离二氧化碳

 

研究人员说，这篇论文中描述的过滤器还允许他们通过选择性地从氮中分离二氧化碳来回收有价值的资源。

 

文章的第一作者Xioheng Jin表示:“高度纯化的氮广泛应用于材料加工，例如半导体制造，以及电子、合成和医疗行业。”

 

二氧化碳是气体产品中最常见的杂质之一。目前大多数的二氧化碳去除方法往往会产生有害的化学物质，而将二氧化碳从氮气中分离出来具有重大的工业价值，特别是对于温室气体的排放（例如发电厂产生的燃烧废气）的缓解，使用现有技术一直是一个挑战。

 

考虑到这些有希望的结果，研究人员希望他们的发现将为有效地从氮和其他气体中分离出二氧化碳开辟新的途径，并帮助他们开发出将此类新型过滤器用于各种应用的工业新解决方案。

 

“这一发现为石墨烯基材料在气体净化行业的应用提供了新的机会，”这篇文章的合著者托Tobias Foller说。“我们认为这种过滤器有可能彻底改变气体分离行业。”

那么，其他金属呢？

 

该团队现在希望使用其他类型的金属测试相同的原理。

 

Xioheng Jin说：“所有其他尚未研究的过渡金属都有很大的可能性，可以植入石墨烯基结构中并提供令人兴奋的气体分离性能。”

 

在2018年，Joshi博士的团队还成功展示了一种基于石墨烯的实验室规模的过滤器，该过滤器可以去除常规饮用水处理过程中留下的超过99％的普遍存在的天然有机物。

 

新闻来源：https://mp.weixin.qq.com/s/5GcYzzhBF1D8PWRF2b8bZg