电源/性能位:5月25日

5G能量收集
佐治亚理工学院的研究人员提出了一种为物联网设备收集电力的方法5 g网络．该团队的设备使用了一个灵活的基于罗特曼透镜的整流天线(整流天线)系统，能够在28 ghz频段收集毫米波。

“通过这项创新，我们可以有一个大天线，工作频率更高，可以从任何方向接收电力。它是方向不确定的，这使得它更加实用，”高级实验室顾问、Atheraxon的首席技术官和联合创始人吉米·赫斯特指出，Atheraxon是佐治亚理工学院开发5G RFID技术的子公司。

在该团队的工作中，天线阵列从一个方向收集的所有电磁能量被组合并馈送到单个整流器中，从而使其效率最大化。

佐治亚理工学院ATHENA实验室的高级研究员艾琳·伊德(Aline Eid)说:“以前，人们曾试图在24或35千兆赫兹这样的高频率下进行能量收集。”她指出，这种天线只有在与5G基站有视线的情况下才能工作，而且直到现在，还没有办法增加它们的覆盖角度。

该团队的罗特曼镜头可以同时提供六个视场。调整透镜的形状允许该结构将一组选定的辐射方向映射到一组相关的光束端口。然后，该透镜被用作接收天线和整流器之间的中间组件，用于5G能量收集。

乔治亚理工学院雅典娜小组成员手持喷墨打印的毫米波收割机原型。研究人员设想，未来物联网设备将通过5G网络无线供电。(资料来源:佐治亚理工学院克里斯托弗·摩尔)

研究人员表示，他们的系统可以为可穿戴和无处不在的物联网应用提供被动、远程、毫米波5g供电的RFID。

“事实上，5G将无处不在，尤其是在城市地区。你可以更换数百万或数千万的无线传感器电池，特别是在智能城市和智能农业应用中，”乔治亚理工学院电气与计算机工程学院柔性电子学教授Emmanouil (Manos) Tentzeris说，他还指出，空中供电可能成为电信行业的一个新的收入来源。

柔性电子设备的保护
大阪大学的研究人员开发了一种基于纤维素纳米纤维的聚合物涂层保护柔性电子设备从水。

任何用于柔性电子产品的保护涂层也必须能够适应顶部弯曲而不妨碍保护质量。研究人员的电路保护机制在水下保持电极功能，可以经历数百次弯曲循环。

大阪大学的Takaaki Kasuga说:“在我们最初的工作中，一个没有保护的铜电极在滴水5分钟后就失效了。”“值得注意的是，纤维素纳米纤维涂层在至少一天的相同水挑战中防止了失败。”

而不是排斥水，纤维素聚合物涂层在电极中以这样一种方式迁移，以防止导电金属丝的形成，导致短路。纳米纤维也是由可再生资源制成的。

如果防水涂层损坏，水不可避免地会渗透进来，而且由于树突生长，水很容易导致故障。纤维素纳米纤维(CNF)向阳极和凝胶迁移，因此即使CNF涂层受损也能抑制短路。(来源:大阪大学)

大阪大学的Masaya Nogi补充说:“我们的结果不是简单的离子交换或纳米纤维长度。”“纳米纤维在水中聚集成一层保护层，由局部酸性条件和聚合物交联形成。”

研究小组测试了聚合物涂层在水下一小时内弯曲300次的性能。传统的聚合物涂层通常失败，但纤维素纳米纤维继续为led供电。在其他测试中，1.5微米厚的涂层表现类似。

Kasuga说:“你可以用我们的涂层拉伸、弯曲和折叠电子产品，而且它们仍能保持防水性能。”“这对于在设备故障不可接受的极端条件下的应用至关重要，例如用于紧急灾害响应的医疗设备。”

无线脑机接口
来自布朗大学、普罗维登斯VA医疗中心、斯坦福大学、马萨诸塞州总医院和蒙特菲奥里医院和医疗中心的研究人员正在创造脑-机接口(bci)，可以无线使用。

脑机接口是一种辅助技术，用于使瘫痪患者能够做一些事情，如打字、与计算机交互，以及基于植入大脑的传感阵列移动机器人假肢。然而，这些bci需要电缆连接连接到传感器和能够解码信号的计算机的端口。虽然已经提出了无线系统，但与有线连接相比，它们的带宽和保真度较低。

在BrainGate项目中，研究人员开发了一种带有外部无线发射器的皮质内无线BCI。它可以以单神经元分辨率和全宽带保真度传输大脑信号，而无需将用户物理绑定到解码系统。传统的电缆被一个最大尺寸约2英寸、重量略高于1.5盎司的小型发射机所取代。据研究人员介绍，该装置位于用户的头顶，通过与有线系统相同的端口连接到大脑运动皮层内的电极阵列。

在测试中，两名四肢瘫痪患者能够在一台标准平板电脑上指向、点击和打字，同时达到与有线连接相似的精度和速度。该系统可以从200个电极上以每秒48兆比特的速度记录神经信号，电池寿命超过36小时。

布朗大学工程(研究)助理教授、BrainGate研究联盟成员John Simeral说:“我们已经证明，这种无线系统在功能上等同于有线系统，有线系统多年来一直是BCI性能的黄金标准。”“这些信号的记录和传输保真度相似，这意味着我们可以使用与有线设备相同的解码算法。唯一不同的是，人们不再需要将身体拴在我们的设备上，这为如何使用系统开辟了新的可能性。”

研究人员指出，无线系统允许他们在护理人员的协助下，在covid -19期间继续进行研究。它还允许长时间观察大脑活动，包括参与者睡着的时候。布朗大学工程学教授、布朗大学卡尼脑科学研究所研究员、BrainGate临床试验负责人Leigh Hochberg说，随着时间的推移，收集广泛的大脑信号对于完善系统非常重要。“这将帮助我们设计解码算法，为瘫痪患者提供无缝、直观、可靠的沟通和行动恢复。”

最终，BCI研究的一个主要目标是建立一个完全可植入的系统，帮助那些失去行动能力的人恢复独立性。