MIT研究人員正在開發用于物聯網的輕型RFID標簽

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據外媒報道，麻省理工學院（MIT）的工程師正在開發一種方法，可以將不起眼的RFID標簽變成用于物聯網的光敏傳感器。基于鈣鈦礦薄膜電池，目標是制造價格低廉，可與互聯網連接的傳感器，這種傳感器無需電池或其他外部電源即可運行數月甚至數年。
根據麻省理工學院的說法，專家預測，到2025年，物聯網設備的數量將達到750億臺左右。無論這是否是一件好事，這確實意味著將會有很多傳感器和其他收集數據的設備需要大量能量才能繼續工作。
由于將所有這些設備都連接到電源上是不切實際的，并且不斷更換數百萬個微型電池的前景并不誘人，因此，麻省理工學院的研究人員設計了可以在日光下甚至昏暗的室內照明下運行的光伏版本。
這不是一個新主意。麻省理工學院Auto-ID實驗室和麻省理工學院光伏研究實驗室的研究人員承認，以前他們曾嘗試過使用小型太陽能設備，但這些設備都依賴于傳統的太陽能技術，該技術體積大，價格昂貴，不靈活且不能透明化。相比之下，鈣鈦礦電池便宜、可印刷、柔軟、并且可以透視。
麻省理工學院的團隊的方法是將鈣鈦礦電池與具有多個傳感器的RFID標簽合并在一起，這些傳感器用于監視各種環境因素，例如溫度和濕度。這些標簽可以印制成卷，并帶有光伏電池，甚至可以做成透明的，因此可以將它們安裝在窗戶玻璃上。他們還擁有纖巧的超高頻天線，制造成本僅為幾美分。
新的傳感器標簽的工作原理與通常用于標記零售商品的RFID標簽相同。RFID標簽本質上是沒有電源的電子電路，但是當它位于正在傳輸無線電信號的讀取器設備的范圍內時，該標簽會從反向散射效應中吸收能量-本質上，它是從無線電信號中獲取電能的。。然后，它傳輸存儲在標簽芯片中的信息，從而使其可用于定價、盤點、安全、跟蹤和其他應用。
問題在于，標簽只能產生幾微瓦的功率，并且只有在閱讀器正在幾米范圍內掃描標簽時才能產生。如果要用作實用傳感器，則需要為它供電更長的時間。對于新標簽，麻省理工學院的團隊將鈣鈦礦夾在電極、陰極和特殊的電子傳輸層材料之間。這使工程師能夠調整每個單元，使其在不同的光照條件下能夠按需運行。然后將它們制成每個四個電池的模塊，它們可以在直射的陽光下每個產生4.3伏特，并通過1.5伏特電路傳輸數據。
其他測試表明，這些電池在熒光燈下的效率最高可達21.4％，并且暴露于45分鐘的光線下最多可以充電3個小時，從而使傳感器標簽能夠連續幾天監控室內和室外溫度，同時連續五次連續傳輸數據，比傳統的RFID標簽要好。這將使一個讀取器可以同時收集來自多個傳感器的數據。
隨著技術的成熟，團隊將新標簽視為數月甚至數年監視環境的一種方法，以防它們惡化到無法正常工作的程度。它們不僅可以用于溫度監控，而且還可以用于貨物跟蹤、土壤監控和能源使用監控，因為它們已經擴展到可以測量濕度、壓力、振動和污染的能力。
機械工程系博士后Ian Mathews說道：“我們使用的鈣鈦礦材料作為有效的室內光收集器具有不可思議的潛力。我們的下一步計劃是使用印刷電子方法集成這些相同的技術，從而有可能實現極低成本的無線傳感器制造，”