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科学家利用超声波为水下和人体植入式电子设备充电

2022-04-19 14:37:28  来源:cnBeta.COM

韩国科学技术研究院(KIST)宣布,由电子材料研究中心的Hyun-Cheol Song博士领导的研究小组开发了一种超声波无线电力传输技术,可应用于上述研究领域。

电磁感应和电磁共振可用于无线能量传输。电磁感应目前被用于智能手机和无线耳机;然而,其使用受到限制,因为电磁波不能穿过水或金属,导致传输距离短。此外,这种方法不能轻易用于为植入式医疗设备充电,因为充电时产生的热量是有害的。电磁共振方法要求磁场发生器和发射设备的共振频率完全相同;此外,还存在干扰其他无线通信频率的风险,如Wi-Fi和蓝牙。

因此,KIST团队采用超声波作为能量传输媒介,而不是电磁波或磁场。使用超声波的声纳通常用于水下环境,而在人体中使用超声波的安全性在各种医疗应用中也得到了保证,如器官或胎儿状况的诊断。然而,由于声能的传输效率低,现有的声能传输方法不容易实现商业化。

研究小组开发了一个模型,利用摩擦起电原理接收超声波并将其转换为电能,该原理可以将小的机械振动有效地转换为电能。通过在摩擦电发电机中加入铁电材料,超声波的能量传输效率从不到1%大幅提高到4%以上。此外,在6厘米的距离上可以充电超过8毫瓦,这足以同时操作200个LED或在水下进行蓝牙传感器数据通信。此外,新开发的装置具有很高的能量转换效率,产生的热量也很低。

宋博士对该结果的意义解释如下:“这项研究表明,电子设备可以通过超声波的无线电源充电来驱动。如果该装置的稳定性和效率在未来得到进一步提高,这项技术可以应用于为植入式传感器或深海传感器无线供电,在这种情况下更换电池是很麻烦的。”

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