Ученые из Корейского института науки и технологий (KIST) разработали ультразвуковую технологию беспроводной передачи энергии, которая может заряжать аккумуляторы имплантированных в тело электронных устройств, а также датчиков, с помощью которых следят за состоянием подводных кабелей, передает EurekAlert!. Подробно разработка описана в журнале Energy & Environmental Science.
Электромагнитная (ЭМ) индукция и магнитный резонанс могут использоваться для беспроводной передачи энергии. ЭМ-индукция в настоящее время применяется в смартфонах и беспроводных наушниках. Однако у этого метода есть ограничения: например, электромагнитные волны не могут проходить через воду или металл. Кроме того, его нельзя просто использовать для перезарядки имплантированных медицинских устройств, так как тепло, выделяющееся во время зарядки, вредно. А метод магнитного резонанса требует, чтобы резонансные частоты генератора магнитного поля и передающего устройства точно совпадали; кроме того, существует риск помех другим частотам беспроводной связи – Wi-Fi и Bluetooth.
Вместо электромагнитных волн или магнитных полей команда KIST выбрала ультразвуковые волны в качестве среды для передачи энергии. Из плюсов: ультразвуковой сонар (дальномер), например, может хорошо работать в подводных условиях, а медицинское ультразвуковое исследование доказывает, что ультразвуковые волны безопасны для тела человека.
Исследовательская группа разработала модель, которая принимает и преобразует ультразвуковые волны в электрическую энергию за счет трибоэлектрического эффекта, позволяющего эффективно преобразовывать небольшие механические колебания в электрическую энергию. Добавив ферроэлектрический материал к трибоэлектрическому генератору, ученые повысили эффективность передачи ультразвуковой энергии с менее чем 1% до более чем 4%. Более того, они смогли зарядить аккумулятор мощностью более 8 мВт на расстоянии шести сантиметров – этого достаточно для одновременной работы 200 светодиодов или для передачи данных датчика Bluetooth под водой. Кроме того, недавно разработанное устройство выделяло минимальное количество тепла.
«Это исследование показало, что электронные устройства могут приводиться в действие беспроводной зарядкой с помощью ультразвуковых волн. Если в будущем стабильность и эффективность устройства будут улучшены, эту технологию можно будет применить для беспроводного питания имплантируемых датчиков или глубоководных датчиков, в которых замена батарей обременительна», – приводит слова доктора Хён-Чхоль Сон пресс-служба KIST.
[Фото: KOREA INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY(KIST)]
