随着越来越多的电子产品被应用于人体内部和水下环境，寻找一种安全稳定的供电方式变得愈发重要。常见的无线充电方式，如电磁感应或射频（RF），在这些环境中往往效果不佳。它们只能传输少量能量，传输距离有限，还可能干扰附近的电子设备。
为了解决这些问题，韩国科学技术研究院（KIST）和韩国大学的研究人员将目光投向了超声波。与射频波不同，超声波被人体组织吸收的程度较低，造成的干扰也较小，因此更适合为医疗植入物和可穿戴设备充电。
由赫晟勋博士和宋宪哲教授领导的团队，利用先进的压电材料制造了一种柔性超声波接收器。这种接收器即使在弯曲状态下也能正常工作，并能紧密贴合皮肤等曲面。测试表明，它能够通过3厘米厚的水层无线传输20毫瓦的功率，通过3厘米厚的皮肤传输7毫瓦的功率——足以驱动可穿戴传感器或植入物等小型设备。
该团队还展示了这种接收器可用于为电池充电，为那些无需频繁手术更换电池的长期植入物打开了大门。赫博士表示“通过这项研究，我们证明了利用超声波进行无线电力传输的技术是切实可行的。我们计划进一步开展小型化和商业化研究，以加速这项技术的实际应用。”
与此同时，科学家们还在研究超声波驱动的摩擦电纳米发电机（US-TENGs）。这些设备无需手术即可通过皮肤传输电力，但一直面临输出功率低和刚度大的问题。为了改善这一状况，研究人员开发了一种新型设备——介电-铁电增强型US-TENG（US-TENGDF-B）。它采用特殊设计，能够在更温和的超声波和更远的距离下产生更多电力。
这款升级后的设备在35毫米距离外为电池充电时，电压达到了约26伏，传输功率为6.7毫瓦。即使在弯曲状态下，它也能保持稳定，因此适用于人体弯曲部位或人工心脏等植入物。研究人员表示，它对于体内深处的短期无线充电非常有效，尤其是在柔性系统中。
这些技术共同展示了为水中和人体内部的低能耗电子产品安全供电的巨大潜力。它们有望帮助未来的设备，如起搏器、神经刺激器、水下传感器和无人机，实现更长的运行时间和更高的可靠性——无需频繁充电或更换。
来源KIST、Wiley在线图书馆 | 图片来自Depositphotos
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