Тъй като все повече електроника се използва в тялото и под водата, намирането на безопасен и стабилен начин за поддържане на захранването ѝ става все по-важно. Обичайните методи за безжично зареждане - като електромагнитна индукция или радиочестота - често не работят добре в тези среди. Те могат да пренасят само малки количества енергия, не се разпространяват надалеч и могат да се намесят в работата на близката електроника.

За да решат тези проблеми, изследователите от Корейския институт за наука и технологии (KIST) и Корейския университет търсят отговора в свойствата на ултразвука. За разлика от радиочестотните вълни ултразвукът се абсорбира по-слабо от човешката тъкан и причинява по-малко смущения, което го прави по-подходящ за зареждане на медицински импланти и устройства, носени на кожата.

Екипът, ръководен от д-р Сунгхун Хур и професор Хьон-Чеол Сонг, изгражда гъвкав ултразвуков приемник, използвайки съвременни пиезоелектрични материали. Този приемник работи дори когато е огънат и може да прилепва плътно към извити повърхности като кожата. Тестовете показаха, че той може да доставя безжично 20 миливата мощност през 3 cм вода и 7 миливата през 3 cм кожа - достатъчно, за да работи с малки устройства като носими сензори или импланти.

Екипът показа също така, че приемникът може да се използва за зареждане на батерии, което отваря вратата за по-дълготрайни импланти, които не се нуждаят от чести операции за смяна на батерията. Д-р Хур заявява: "Чрез това изследване демонстрирахме, че технологията за безжично предаване на енергия с помощта на ултразвук може да се прилага на практика. Планираме да проведем допълнителни изследвания за миниатюризация и комерсиализация, за да ускорим практическото приложение на технологията".

Междувременно учените изследват и трибоелектрически наногенератори, захранвани с ултразвук (US-TENG). Тези устройства могат да изпращат енергия през кожата без хирургическа намеса, но се борят с ниска мощност и твърдост. За да се подобри това, е разработена нова версия, наречена US-TENG с диелектрично-фероелектричен усилвател (US-TENGDF-B). Тя използва специален дизайн, за да произвежда повече мощност с по-нежен ултразвук и от по-голямо разстояние.

Това усъвършенствано устройство достига около 26 волта и доставя 6.7 миливата при зареждане на батерия от разстояние 35 мм. То остава стабилно дори при огъване, което го прави полезно за извити части на тялото или импланти като изкуствени сърца. Изследователите твърдят, че е ефективен за краткосрочно безжично зареждане дълбоко в тялото, особено в гъвкави системи.

Заедно тези технологии показват реален потенциал за безопасно захранване на нискоенергийна електроника както във вода, така и в човешкото тяло. Те биха могли да помогнат на бъдещи устройства като пейсмейкъри, невростимулатори, подводни сензори и безпилотни самолети да работят по-дълго и по-надеждно - без да се нуждаят от често зареждане или подмяна.

Снимка: Unsplash

Виж още: Не, това не е магия: учени от Оксфорд създадоха светлина от тъмнина