時至今日，RFID已成為我們生活工作中比較重要的一項技術，據(jù)外媒報道，麻省理工學院（MIT）的工程師正在開發(fā)一種方法，可以將不起眼的RFID標簽變成用于物聯(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)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(shù)月甚至數(shù)年。

毫無疑問，物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的重要性隨著 5G 的發(fā)展愈發(fā)凸顯。它利用信息傳感設備和網(wǎng)絡，把所有人們生活生產中的東西連接起來，進行信息交互，從而實現(xiàn)智能識別和管理。專家預測，到 2025 年，全球物聯(lián)網(wǎng)設備的數(shù)量（包括收集有關基礎設施和環(huán)境實時數(shù)據(jù)的傳感器）可能會增加到 750 億。然而，就目前的情況來看，這些傳感器需要頻繁地更換電池，這對長期監(jiān)測來說可能是個不小的問題。

MIT 的研究人員在普通的射頻識別（RFID）標簽上安裝了薄膜鈣鈦礦電池來作為“能量收集器”。這種電池以其潛在的低成本、靈活性和易制造而聞名，可以在明亮的陽光和較暗的室內條件下為傳感器供電。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)，太陽能實際上給傳感器提供了強大的動力，可以使數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x更遠，并能夠將多個傳感器集成到一個 RFID 標簽上。

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(jiān)視各種環(huán)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(shù)據(jù)。


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(xù)幾天監(jiān)控室內和室外溫度，同時連續(xù)五次連續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，比傳統(tǒng)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(shù)據(jù)。

隨著技術的成熟，團隊將新標簽視為數(shù)月甚至數(shù)年監(jiān)視環(huán)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(jiān)控，而且還可以用于貨物跟蹤、土壤監(jiān)控和能源使用監(jiān)控，因為它們已經(jīng)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(xiàn)極低成本的無線傳感器制造，”