Des chercheurs transforment le Wi-Fi en électricité

Notre environnement est saturé d’ondes en tous genres utilisés par nos appareils pour communiquer sans fil, mais dont la puissance est, en grande partie, perdue et qui finit absorbée par l’environnement. Une équipe de chercheurs, provenant notamment du Massachusetts Institute of Technology (MIT), vient de publier, dans la revue scientifique Nature, un article dévoilant une nouvelle technologie destinée à transformer les ondes de type Wi-Fi en courant électrique pour alimenter les appareils électroniques.

L’idée est la même que celle utilisée par le constructeur Wiliot, présentée récemment. Dans ce cas précis, l’utilisation des ondes avait pour but d’alimenter une puce Bluetooth basse consommation pour créer des étiquettes sans-fil et sans batterie. Les antennes sont conçues uniquement pour délivrer quelques microwatts à un appareil spécifique, à l’inverse de la technologie développée par le MIT qui peut s’adapter à des usages beaucoup plus diversifiés.

Une technologie utilisable à grande échelle

Tomás Palacios, l’un des coauteurs de l’article, pose la question qui a guidé les recherches : « Et si l’on pouvait développer des systèmes électroniques recouvrant un pont ou une autoroute, ou bien les murs du bureau, apportant l’intelligence électronique à tout ce qui nous entoure ? Comment alimenter ces appareils électroniques ? »

La technologie se base sur les antennes redresseuses, qui convertissent les ondes des fréquences radio en courant continu. Les chercheurs ont développé un système contenant une antenne radioélectrique flexible, qui convertit les ondes électromagnétiques en courant, cette fois-ci alternatif. Le signal passe alors par un semi-conducteur en deux dimensions, épais de seulement quelques atomes, pour être transformé en, courant continu. La flexibilité de ce système lui permet d’être produit sous forme de rouleaux, laissant la possibilité d’en recouvrir de grandes surfaces, comme les ponts ou les autoroutes pour reprendre l’exemple du scientifique.

Pour cela, les chercheurs ont fait appel au disulfure de molybdène (MoS₂). Après avoir été exposé à certains produits chimiques, les atomes se réorganisent de manière à créer une diode Schottky. Celle-ci permet de convertir des signaux jusqu’à 10 gigahertz, en minimisant la résistance série et la capacité parasite. Selon Xu Zhang, l’auteur principal de l’article, « une telle conception a permis de créer un appareil entièrement flexible, suffisamment rapide pour couvrir la plupart des bandes de radiofréquences utilisées par nos appareils électroniques du quotidien, comme le Wi-Fi, le Bluetooth, les réseaux mobiles, et bien d’autres. »

De nombreuses applications possibles

Les premiers prototypes ont une efficacité maximale d’environ 40 %, en comparaison d’appareils similaires existants en silicium ou arséniure de gallium, qui peuvent atteindre des taux de conversion de 50 ou 60 %, mais qui sont rigides et beaucoup plus chers à produire. Pour une utilisation typique, ces nouveaux appareils ont pu produire environ 40 microwatts lorsqu’ils sont exposés à un signal Wi-Fi standard (environ 150 microwatts).

Dans un premier temps, cette technologie peu coûteuse pourrait être utilisée pour créer des appareils souples qui peuvent être portés, comme des appareils médicaux ou des objets connectés. Par exemple, de nombreux constructeurs travaillent actuellement sur des smartphones pliables, même si cette forme d’alimentation ne serait pas encore assez puissante à l’heure actuelle. Des chercheurs travaillent aussi déjà sur de minuscules appareils médicaux sous forme de cachets, qui communiquent sans-fil, et qui ne contiendraient pas de batterie potentiellement toxique pour le patient.

Ce qu’il faut retenir

• Une grande partie de la puissance des ondes radio est perdue.
• Les antennes redresseuses transforment une onde en courant.
• Une conception souple et minuscule favorise une intégration optimale.