无需电池！用3D打印塑料控制电子设备，还能监测用量和自动购物

通常来说，一个设备要与另一个设备实现无线通信，其内部就必须具有基本电子设备和电源，这是目前所有电子设备无线通信的必备要素。

最近，华盛顿大学的研究人员设计了一种方法，使用3D打印塑料来创建无需电池或电子设备就能与智能手机或其他接入Wi-Fi的设备通信。比如，我们可以用一块3D打印塑料控制空调，再也不需要定期更换电池。

这项研究建立在华盛顿大学2014年一项研究基础上，当时另一个研究小组使用了无电池芯片，设备通过Wi-Fi反向散射技术，调制其所在空间中的Wi-Fi信号的反射强度来进行通信。

反向散射(backscatter)指波、粒子或信号从它们射来的方向反射回去的过程，是近年来兴起的新技术，通过该技术，设备可以通过天线反射传输到它上面的信号，从而实现通信功能。

现有Wi-Fi反向散射系统任然需要多个电子组件，包括可以在反射和非反射状态之间切换的射频开关、控制开关以及为所有这些电子组件供电的电源等部件。

在这项最新的研究中，华盛顿大学研究团队已经将这种Wi-Fi反向散射技术应用于3D几何图形，并使用商用3D打印机制造易于打印的无线设备。

研究人员目前已经提供了3种应用模型，包括一个控制音乐音量的无电池滑块，一个从电子商务网站自动订购更多玉米片的按钮，以及一个可以监测漏水并向手机发送警报的传感器。

图源：Kiyomi Taguchi / 华盛顿大学

研究人员发布的演示图，通过旋转塑料按钮控制网页浏览

领导此项研究的华盛顿大学副教授希亚姆·戈拉柯塔(Shyam Gollakota)表示，“我们将机械运动转化为天线反射以传递数据。”

为了确保塑料物体能够反射无线信号，研究人员采用了具有导电特性的复合塑料细丝，其中带有铜和石墨烯碎屑。

“这允许我们使用现成的3D打印机打印这些材料，当环境中有周围的Wi-Fi信号时，这些塑料物体可以使用这些复合塑料材料来反射信号。”

材料有了，为了实现设备间的数据交流，研究人员巧妙的利用齿轮来代表二进制编码(0和1)，用齿轮上有无齿来表示0和1。

图源：Kiyomi Taguchi / 华盛顿大学

这项技术的运用不只是用塑料控制联网设备，通过采集和交流数据，可以实现更多功能。

比如，在此前研究人员公布的演示中，通过用这一3D打印塑料制作的洗衣液瓶盖，可以自动检测瓶中洗衣液的剩余量并向手机发送通知，通过进一步设置，甚至可以实现自动在网上购买新的洗衣液。

这一演示显示出其可行性，在其他方面，比如医疗，这种技术可以帮助患者实现自动监测药物剩量和自动购买功能。考虑到Wi-Fi目前的普及率，这一技术的实现环境可以说已经成熟，不过投入商业使用可能还需要一段时间。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

原文来源：

https://gizmodo.com/these-plastic-objects-can-talk-to-computers-without-ele-1845324111

https://spectrum.ieee.org/tech-talk/consumer-electronics/gadgets/plastic-internet-of-things-without-batteries-or-electronics