إنترنت أكثر خضرة للأشياء بدون أسلاك موصولة.. أكثر استدامة اقتصاديًا وبيئيًا
يقترح فريق دولي بقيادة جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية، أن الأشكال الناشئة لتقنيات الأجهزة ذات الأغشية الرقيقة التي تعتمد على مواد بديلة لأشباه الموصلات، مثل المواد العضوية القابلة للطباعة والتآصل الكربوني النانوي وأكاسيد المعادن، يمكن أن تساهم في إنترنت الأشياء (IoT) بشكل أكثر استدامة اقتصاديًا وبيئيًا.
من المقرر أن يكون لإنترنت الأشياء تأثير كبير على الحياة اليومية والعديد من الصناعات، يربط ويسهل تبادل البيانات بين العديد من الكائنات الذكية ذات الأشكال والأحجام المختلفة – مثل أنظمة أمن المنزل التي يتم التحكم فيها عن بُعد، والسيارات ذاتية القيادة المزودة بأجهزة استشعار تكتشف العوائق على الطريق، ومعدات المصنع التي يتم التحكم في درجة حرارتها – عبر الإنترنت وشبكات الاستشعار والاتصالات الأخرى.
من المتوقع أن تصل هذه الشبكة الفائقة المزدهرة إلى تريليونات الأجهزة بحلول العقد المقبل، مما يزيد من عدد عقد الاستشعار المنتشرة في أنظمتها الأساسية.
تعتمد الأساليب الحالية المستخدمة لتشغيل عقد المستشعر على تقنية البطارية، لكن البطاريات تحتاج إلى استبدال منتظم، وهو أمر مكلف وضار بالبيئة بمرور الوقت، أيضًا، قد لا يواكب الإنتاج العالمي الحالي من الليثيوم لمواد البطاريات الطلب المتزايد على الطاقة من العدد المتضخم لأجهزة الاستشعار.
يمكن أن تساعد عقد الاستشعار التي تعمل لاسلكيًا في تحقيق إنترنت الأشياء المستدام عن طريق استخلاص الطاقة من البيئة باستخدام ما يسمى بحصادات الطاقة، مثل الخلايا الكهروضوئية وحصادات طاقة التردد اللاسلكي (RF) ، من بين تقنيات أخرى.
يمكن أن تكون الإلكترونيات ذات المساحة الكبيرة أساسية في تمكين مصادر الطاقة هذه.
تقييم جدوى العديد من التقنيات الإلكترونية
نُشرت ورقتهم في مجلة Nature Electronics ، حيث قام كالايفانان لوجاناثان، خريج جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية، مع توماس أنثوبولوس وزملاؤه، بتقييم جدوى العديد من التقنيات الإلكترونية واسعة النطاق وقدرتها على تقديم مستشعرات إنترنت الأشياء صديقة للبيئة تعمل لاسلكيًا.
ظهرت الإلكترونيات ذات المساحة الكبيرة مؤخرًا كبديل جذاب للتقنيات التقليدية القائمة على السيليكون بفضل التقدم الكبير في المعالجة القائمة على الحلول، والتي جعلت الأجهزة والدوائر أسهل في الطباعة على ركائز مرنة واسعة المساحة.
يمكن إنتاجها في درجات حرارة منخفضة وعلى ركائز قابلة للتحلل مثل الورق، مما يجعلها أكثر صداقة للبيئة من نظيراتها القائمة على السيليكون.
على مر السنين، طور فريق Anthopoulos مجموعة من المكونات الإلكترونية للترددات اللاسلكية، بما في ذلك أجهزة أكسيد المعادن وأشباه الموصلات القائمة على البوليمر العضوي والمعروفة باسم ثنائيات شوتكي.
طريقة أكثر استدامة
يقول لوجاناثان: “تعد هذه الأجهزة مكونات أساسية في حصادات الطاقة اللاسلكية، وفي النهاية تملي أداء وتكلفة عقد الاستشعار”.
تشمل المساهمات الرئيسية من فريق كاوست طرقًا قابلة للتطوير لتصنيع ثنائيات التردد اللاسلكي لحصد الطاقة التي تصل إلى نطاق تردد 5G / 6G. .
يقول أنثوبولوس: “توفر مثل هذه التقنيات اللبنات الأساسية اللازمة نحو طريقة أكثر استدامة لتشغيل مليارات العقد الحسابية في المستقبل القريب”.
ويضيف لوجاناثان، أن الفريق يدرس التكامل الأحادي لهذه الأجهزة منخفضة الطاقة مع الهوائي وأجهزة الاستشعار لعرض إمكاناتها الحقيقية.
