Южнокорейские исследователи придумали, как повысить эффективность беспроводной передачи энергии с помощью ультразвуковых волн за счет трибоэлектрической генерации энергии. Этот подход можно использовать для беспроводной зарядки аккумуляторов под водой или в электронных устройствах, имплантируемых в тело. Сейчас батареи для таких устройств заменяются хирургическим разрезом, но это может привести к осложнениям со здоровьем.
Беспроводная зарядка, применяемая в наушниках и смартфонах, основана на электромагнитной индукции и магнитном резонансе. Эта технология ограничена, поскольку электромагнитные волны не могут проходить через воду или металл. Поэтому расстояние для зарядки относительно небольшое. Кроме того, этот метод трудно применить для подзарядки имплантированных медицинских устройств, поскольку тепло, выделяющееся во время зарядки, вредно. Если использовать метод магнитного резонанса, то нужно, чтобы резонансные частоты генератора магнитного поля и передающего устройства были одинаковыми. Кроме того, существует риск из-за помех с другим частотам беспроводной связи, таким как Wi-Fi и Bluetooth.
На этот раз ученые использовали ультразвуковую гидролокацию — технологию, используемую под водой. Инженеры разработали модель, которая принимает и преобразует ультразвуковые волны в электроэнергию с помощью трибоэлектрического принципа — он позволяет эффективно преобразовывать небольшие механические колебания в электрическую энергию.
Исследователи добавили в трибоэлектрический генератор сегнетоэлектрический материал — и эффективность передачи ультразвуковой энергии повысилась с менее 1% до более 4%. Мощность зарядки составила 8 МВт на расстоянии 6 см — этого было достаточно для одновременной работы 200 светодиодов или передачи данных по Bluetooth под водой.