IE, 28/12/2022
A revolução da IoT está chegando, aqui está o que a impulsionará.
Seria ótimo se seu smartphone, laptop, carro e eletrodomésticos pudessem interagir e compartilhar informações uns com os outros o tempo todo — para tornar sua vida mais (vigiada) confortável e descontraída.
Essa possibilidade emocionante pode se tornar realidade por meio da Internet das Coisas (IoT), uma tecnologia que emprega sensores, software e a Internet para estabelecer uma rede entre todos os seus dispositivos físicos e gadgets. Embora a IoT ainda seja uma tecnologia em desenvolvimento, você ficaria surpreso ao saber que ela já está em uso.
Por exemplo; smartwatches, rastreadores de fitness, sistemas inteligentes de segurança doméstica e vários outros gadgets que compartilham dados continuamente com seu smartphone para mantê-lo atualizado sobre suas chamadas, reuniões, frequência cardíaca, fechaduras de portas, etc — são todos aplicativos IoT.
Ainda não testemunhamos todo o potencial da IoT, mas antes disso, precisamos superar um grande desafio. Os sensores que tornam as redes IoT possíveis requerem energia para permanecerem funcionais e, infelizmente, nossas soluções de energia existentes não são suficientes para atender a essa demanda.
Uma equipe de pesquisadores da King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) na Arábia Saudita tem trabalhado neste problema e em seu último estudo, eles propõem uma solução interessante. Os autores revelam detalhes sobre eletrônicos sem fio que prometem atender às demandas de energia das redes IoT de maneira sustentável e ecológica.
As baterias não funcionam
Os sensores são atualmente alimentados por tecnologias como baterias de íons de lítio. Embora as baterias possam alimentar uma grande rede de dispositivos, elas precisam ser substituídas repetidamente. Portanto, uma abordagem baseada em bateria é cara, insustentável e prejudicial ao meio ambiente.
Por exemplo, as baterias convencionais são feitas de metais obtidos por meio de atividades de mineração, resultando na contaminação do ar e do solo. Além disso, quando essas baterias não são descartadas com cuidado, elas liberam produtos químicos tóxicos em nosso meio ambiente.
Além disso, no futuro, quando os aplicativos de IoT se tornarem mais comuns, poderá haver bilhões ou até trilhões de sensores trabalhando juntos. Essas grandes redes podem interromper a dinâmica de fornecimento e demanda de baterias de tal forma que ou não teremos baterias suficientes para alimentar todos os sensores do mundo ou as baterias podem se tornar inacessíveis para a maioria dos consumidores.
Mas a energia sem fio pode
Os autores do estudo sugerem que fornecer energia aos sensores IoT via energia sem fio em vez de baterias pode ser uma solução perfeita para esse problema. Tecnologias emergentes como células fotovoltaicas (PVCs, usadas em painéis solares), eletrônica de grande área (LAEs) e coletores de energia de radiofrequência (RF) podem tornar isso possível.
Enquanto a coleta de energia de RF emprega óxidos metálicos e dispositivos semicondutores especiais chamados diodos Schottky para gerar energia sem fio por meio de ondas eletromagnéticas. Os LAEs são eletrônicos de nova geração que podem ser impressos ou fabricados com materiais macios, flexíveis, híbridos e personalizáveis.
Segundo os pesquisadores, esses materiais permitem a produção de circuitos e substratos biodegradáveis (LAEs) mesmo em baixas temperaturas. Ao contrário da eletrônica convencional baseada em silício, esses LAEs podem fornecer energia sem fio aos sensores de maneira ecológica.
Ao explicar a importância dos coletores de energia de RF e LAEs para nós de sensores sem fio, um dos pesquisadores e ex-alunos da KAUST, Dr. Kalaivanan Loganathan, disse: “Esses dispositivos são componentes cruciais nos coletores de energia sem fio e, em última análise, ditam o desempenho e o custo do nós sensores”.
Ele acrescentou ainda: “(As tecnologias) fornecem os blocos de construção necessários para uma maneira mais sustentável de alimentar bilhões de nós de sensores em um futuro próximo”.
Ainda precisamos integrar as tecnologias
Os autores propõem que os nós sensores sem fio podem extrair energia de PVCs e coletores de RF via LAEs e fazer as redes IoT funcionarem em larga escala. Por exemplo, em seu trabalho de pesquisa, a equipe da KAUST destaca um método escalável que emprega diodos de RF para coletar energia nas faixas de frequência 5G e 6G.
A pesquisa é bastante empolgante porque remove completamente as baterias da imagem da IoT e apresenta uma abordagem ecológica e sustentável. No entanto, a equipe da KAUST ainda não viu como tecnologias como PVCs, LAEs e colheitadeiras de RF funcionariam juntas.
A ideia de diodos sensores sem fio parece muito legal, mas seu sucesso depende da integração bem-sucedida das tecnologias mencionadas acima. Dr. Loganathan revelou que a integração é o próximo passo de sua pesquisa. Ele disse: “A equipe está investigando a integração monolítica desses dispositivos de baixa potência com antena e sensores para mostrar seu verdadeiro potencial”.
O estudo foi publicado na revista Nature Electronics.
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