Tecnologia wireless che produce energia dal corpo umano

La tecnologia wireless di nuova generazione utilizza il corpo per raccogliere energia di scarto con lo scopo di alimentare i dispositivi indossabili.

Anche se forse stai appena iniziando a sfruttare i vantaggi della tecnologia wireless 5G, i ricercatori di tutto il mondo stanno già lavorando duramente al futuro: il 6G. Una delle scoperte più promettenti nelle telecomunicazioni 6G è la possibilità di Visible Light Communication (VLC), che è come una versione wireless della fibra ottica, che utilizza lampi di luce per trasmettere informazioni. Ora, un team di ricercatori dell'Università del Massachusetts Amherst ha annunciato (1) di aver inventato un modo innovativo a basso costo per raccogliere l'energia di scarto dal VLC utilizzando il corpo umano come antenna. Questa energia di scarto può essere riciclata per alimentare una serie di dispositivi indossabili o persino, forse, dispositivi elettronici più grandi.

Il dottor Jie Xiong (2), professore di informatica e scienze informatiche presso UMass Amherst e autore senior del documento, afferma che: «VLC è abbastanza semplice e interessante. Invece di utilizzare segnali radio per inviare informazioni in modalità wireless, utilizza la luce dei LED che possono accendersi e spegnersi, fino a un milione di volte al secondo. Parte del fascino di VLC è che l'infrastruttura è già ovunque: le nostre case, i veicoli, i lampioni e gli uffici sono tutti illuminati da lampadine a LED, che potrebbero anche trasmettere dati. Qualunque cosa con una fotocamera, come i nostri smartphone, tablet o laptop, potrebbe essere il ricevitore».

In precedenza, Xiong e il primo autore Minhao Cui (3), uno studente laureato in informatica e scienze informatiche presso UMass Amherst, hanno dimostrato che c'è una significativa “perdita” di energia nei sistemi VLC (4), perché i LED emettono anche “segnali RF a canale laterale” o onde radio. Se questa energia RF trapelata potesse essere raccolta, allora potrebbe essere utilizzata.

Il primo compito del team è stato quello di progettare un'antenna con filo di rame avvolto a spirale per raccogliere la RF trapelata, cosa che hanno fatto. Ma come massimizzare la raccolta di energia?

Il team ha sperimentato tutti i tipi di dettagli di progettazione, dallo spessore del filo al numero di volte in cui è stato avvolto, ma ha anche notato che l'efficienza dell'antenna variava a seconda di ciò che l'antenna toccava. Hanno provato ad appoggiare la bobina su plastica, cartone, legno e acciaio, oltre a farla toccare con pareti di diverso spessore, telefoni accesi e spenti e laptop. E poi a Minhao Cui è venuta l'idea di vedere cosa succedeva quando la bobina veniva a contatto con un corpo umano.

Immediatamente, è diventato evidente che un corpo umano è il mezzo migliore per amplificare la capacità della bobina di raccogliere l'energia RF dispersa, fino a dieci volte di più rispetto alla sola bobina nuda.

Dopo molte sperimentazioni, il team ha ideato “Bracelet+”, una semplice bobina di filo di rame indossata come un braccialetto sulla parte superiore dell'avambraccio. Mentre il design può essere adattato per essere indossato come anello, cintura, cavigliera o collana, il bracciale sembrava offrire il giusto equilibrio tra raccolta di energia e vestibilità.

«Il design è economico, meno di cinquanta centesimi», osservano gli autori, il cui articolo ha vinto il prestigioso Best Paper Award dalla conferenza dell'Association for Computing Machinery sui sistemi di sensori integrati in rete. «Ma Bracelet+ può raggiungere fino a micro-watt, sufficienti per supportare molti sensori come i sensori di monitoraggio della salute sul corpo che richiedono poca energia per funzionare a causa della loro bassa frequenza di campionamento e della lunga durata della modalità di sospensione».

«In definitiva», afferma il professor Xiong, «vogliamo essere in grado di raccogliere energia di scarto da tutti i tipi di fonti per alimentare la tecnologia futura».

Riferimenti:

(1) Bracelet+: Harvesting the Leaked RF Energy in VLC with Wearable Bracelet Antenna (PDF)

(2) Jie Xiong

(3) Minhao Cui

(4) Sniffing visible light communication through walls

Descrizione foto: Il team ha sperimentato l'utilizzo di diversi oggetti quotidiani per amplificare la potenza raccolta e ha scoperto che il corpo umano è uno dei materiali migliori. Diversi design della bobina influenzano la quantità di potenza raccolta. - Credit: Cui et al., 10.1145/3560905.3568526 & 10.1145/3560905.3568526.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Next-generation Wireless Technology May Leverage the Human Body for Energy