研究人員突破超聲充電技術 甚至穿透皮膚為設備供電

隨著電子設備在人體內(nèi)部及水下應用場景的擴展，尋找安全穩(wěn)定的供電方案變得愈發(fā)重要。傳統(tǒng)電磁感應或射頻(RF)等無線充電技術在這些環(huán)境中表現(xiàn)欠佳——能量傳輸效率低、有效距離短，且易對周邊電子設備造成干擾。

為解決這一難題，韓國科學技術研究院(KIST)與高麗大學的研究團隊將目光投向了超聲波技術。相比射頻波，超聲波在人體組織中的吸收率更低、干擾更小，特別適合為醫(yī)療植入物和表皮穿戴設備供電。

由Hur Sunghoon博士和Song Hyun-Cheol教授帶領的團隊，采用先進壓電材料研制出柔性超聲波接收器。這種接收器在彎曲狀態(tài)下仍能正常工作，可緊密貼合皮膚等曲面。實驗數(shù)據(jù)顯示，該設備能穿透3厘米水深傳輸20毫瓦功率，或穿透3厘米人體組織傳輸7毫瓦功率，足以驅動可穿戴傳感器或微型植入裝置。

研究團隊證實該技術還能為電池充電，這將顯著延長植入設備的使用壽命，避免頻繁更換電池的手術風險。“這項研究證實了超聲無線輸電技術的實用化潛力，”Hur博士表示，“我們正推進微型化和商業(yè)化研究，以加速技術落地?！?

與此同時，科學家還在研發(fā)超聲驅動的摩擦電納米發(fā)電機(US-TENG)。這類設備雖能實現(xiàn)無創(chuàng)經(jīng)皮充電，但長期受限于輸出功率低和材質僵硬的缺陷。最新研發(fā)的介電-鐵電增強型US-TENG(US-TENGDF-B)通過特殊結構設計，能以更溫和的超聲波實現(xiàn)遠距離高效供電。

測試表明，這種升級裝置在35毫米距離外充電時能產(chǎn)生26伏電壓，輸出功率達6.7毫瓦。其優(yōu)異的柔韌性使其適用于人體曲面部位或人工心臟等植入設備。研究人員指出，該技術特別適合為體內(nèi)深處的柔性電子系統(tǒng)提供短期無線供電。

這些突破性技術為低功耗電子設備提供了安全可靠的供電方案，未來有望使心臟起搏器、神經(jīng)刺激器、水下傳感器及無人機等設備擺脫頻繁充電或更換電池的困擾。隨著技術持續(xù)優(yōu)化，超聲充電或將成為生物電子學和海洋科技領域的重要能源解決方案。