科学家利用超声波为水下和人体植入式电子设备充电

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。”