Ультразвук вместо проводов: корейские ученые представили технологию беспроводной зарядки через воду и ткани тела

Исследователи из Корейского института науки и технологий (KIST) и Корейского университета разработали гибкий и биосовместимый ультразвуковой приемник, открывающий новые горизонты для беспроводной зарядки медицинских и морских устройств. Технология позволяет передавать энергию даже под водой и через ткани человеческого тела, обеспечивая стабильное питание для имплантируемой электроники.

Схематическое изображение ультразвукового приемника, демонстрирующее, как он может быть согнут и деформирован в процессе беспроводной зарядки аккумулятора медицинского устройства, вставленного в тело, сохраняя при этом его работоспособность при тесном прикреплении к телу человека.

Почему ультразвук?

Традиционные методы беспроводной зарядки — электромагнитная индукция и радиочастотные сигналы — хорошо работают в смартфонах и наушниках, но теряют эффективность в условиях человеческого организма или водной среды. Биологические ткани значительно ослабляют радиосигналы, а электромагнитные помехи могут снижать надежность передачи энергии. В отличие от них, ультразвук безопаснее для живых тканей, лучше проникает сквозь плотные среды и обладает высокой направленностью.

Биосовместимость и гибкость: ключевые преимущества

Новая разработка, созданная под руководством доктора Сонхун Хура (KIST) и профессора Хён-Чхоль Сонга (Корейский университет), представляет собой биосовместимый ультразвуковой приемник, сохраняющий высокую эффективность даже при сгибании. Это критически важно для устройств, встроенных в тело человека или прикрепляемых к коже.

Исследователи применили уникальные пьезоэлектрические материалы и архитектуру, что позволило улучшить коэффициент преобразования энергии по сравнению с традиционными решениями. Приемник может передавать 20 мВт мощности на расстоянии 3 см под водой и 7 мВт — через 3 см биологических тканей. Эти параметры уже достаточны для питания маломощных медицинских или носимых устройств.

Слева – предлагаемое применение трибоэлектрического ультразвукового приемника в имплантируемом медицинском устройстве. Справа – полная блок-схема устройства.

Демонстрация работоспособности

Разработчики успешно продемонстрировали зарядку аккумуляторов с помощью ультразвуковых волн, подтвердив жизнеспособность технологии в реальных условиях. На иллюстрациях видно, как приемник работает в составе имплантируемого медицинского устройства, сохраняя функциональность даже при деформации и тесном контакте с телом.

Потенциал для медицины и морской техники

Технология открывает новые возможности для питания широкого спектра устройств: от имплантируемых кардиостимуляторов и нейростимуляторов до носимых биосенсоров и подводных дронов. Постоянная и безопасная подзарядка таких систем без необходимости хирургического вмешательства или извлечения устройств из воды может радикально изменить отрасли.

Фото: Корейский институт науки и технологий (KIST)

Источник: https://scitechdaily.com/this-ultrasonic-tech-can-charge-devices-through-water/

Больше интересного – на медиапортале https://www.cta.ru/