La technologie sans fil de nouvelle génération pourrait tirer parti du corps humain pour produire de l’énergie

Les technologies sans fil ont changé notre monde, avec de plus en plus d’objets dans notre monde physique connectés à Internet. Alors que vous venez peut-être de commencer à profiter de la technologie sans fil 5G, des chercheurs du monde entier travaillent déjà dur sur l’avenir : la 6G. La communication par lumière visible (VLC) est largement considérée comme une technologie prometteuse pour les réseaux 6G à venir.

Cependant, des études récentes montrent qu’un émetteur VLC émet non seulement des signaux lumineux visibles, mais laisse également échapper des signaux RF pendant la transmission.

Aujourd’hui, une équipe de chercheurs de l’Université du Massachusetts à Amherst a inventé un moyen innovant et peu coûteux de récupérer l’énergie résiduelle du VLC en utilisant le corps humain comme antenne. Cette énergie perdue peut être recyclée pour alimenter une gamme d’appareils portables ou même, peut-être, des appareils électroniques plus gros.

« VLC est assez simple et intéressant, » déclare Jie Xiong, professeur d’information et d’informatique à l’UMass Amherst et auteur principal de l’article. « Au lieu d’utiliser des signaux radio pour envoyer des informations sans fil, il utilise la lumière des LED qui peuvent s’allumer et s’éteindre jusqu’à un million de fois par seconde. »

Une partie de l’attrait de VLC est que l’infrastructure est déjà partout – nos maisons, véhicules, lampadaires et bureaux sont tous éclairés par des ampoules LED, qui pourraient également transmettre des données. « Tout ce qui a un appareil photo, comme nos smartphones, tablettes ou ordinateurs portables, pourrait être le récepteur », dit Xiong.

Dans leurs études précédentes, Xiong et le premier auteur Minhao Cui ont montré qu’il y a d’importantes fuites d’énergie dans les systèmes VLC parce que les LED émettent également des signaux RF à canal latéral ou des ondes radio. Si cette énergie RF qui fuit pouvait être récupérée, elle pourrait alors être utilisée.

Pour résoudre ce problème, l’équipe a d’abord conçu une antenne en fil de cuivre enroulé pour collecter les fuites RF. Pour maximiser la collecte d’énergie, ils ont expérimenté toutes sortes de détails de conception, de l’épaisseur du fil au nombre de fois qu’il a été enroulé. Les chercheurs ont également remarqué que l’efficacité de l’antenne variait en fonction de ce que l’antenne touchait.

Ils ont essayé de poser la bobine sur du plastique, du carton, du bois et de l’acier, ainsi que de la toucher sur des murs de différentes épaisseurs, des téléphones allumés et éteints et des ordinateurs portables. Et puis, Cui a eu l’idée de voir ce qui se passait lorsque la bobine entrait en contact avec un corps humain. Immédiatement, il était clair qu’un corps humain est le meilleur moyen d’amplifier la capacité de la bobine à collecter l’énergie RF qui fuit, jusqu’à dix fois plus que la bobine nue seule.

Sur la base des observations, l’équipe a mis au point un système appelé « Bracelet + », qui implique le corps humain dans le système de récolte pour augmenter la puissance récoltée. Après une analyse minutieuse de l’influence du corps humain sur la puissance récoltée, ils ont prototypé l’antenne bobine comme un bracelet qui atteint à la fois une puissance récoltée élevée et une commodité de port. Le design peut être adapté pour être porté comme une bague, une ceinture, un bracelet de cheville ou un collier.

Lors des tests, la puissance moyenne de l’énergie RF récoltée par le nouvel appareil était dix fois supérieure à celle de l’antenne bobine conventionnelle sans causer d’interférence à la communication des systèmes VLC. La puissance récoltée peut atteindre jusqu’à des microwatts dans les scénarios testés par l’équipe. Un tel niveau d’énergie récoltée en microwatts a le potentiel d’alimenter des capteurs à très faible puissance tels que des capteurs de température et des capteurs de glucose.

« Finalement, » dit Xiong, « Nous voulons être en mesure de récupérer l’énergie résiduelle de toutes sortes de sources afin d’alimenter la technologie future. »