随着水下和植入式医疗电子设备需求的增长，确保稳定持续的电源供应变得越来越重要。传统的无线充电方法，例如智能手机和耳机中常用的电磁感应和射频系统，面临着诸多挑战。这些问题包括传输距离短、生物组织能量效率低以及易受电磁干扰。为了解决这些问题，研究人员正在将超声波作为无线电力传输的一种有前景的替代方案。
超声波接收器示意图，展示了其在为植入式医疗设备的电池进行无线充电过程中如何弯曲变形，同时又能在紧密贴合人体的情况下保持性能。图片来源：韩国科学技术研究院 (KIST)
超声波对人体组织更友好，吸收率更低，使其成为为植入式和贴肤式设备供电的可靠选择。因此，超声波能量正在成为下一代无线充电解决方案。
韩国科学技术研究院 (KIST) 电子与混合材料研究中心 Sunghoon Hur 博士领导的研究团队与高丽大学 Hyun-Cheol Song 教授合作，开发出一种生物相容性超声波接收器，即使弯曲也能保持一致的性能。
（左）摩擦电超声波接收器在植入式医疗设备中的应用方案。（右）该设备的完整框图。图片来源：韩国科学技术研究院 (KIST)
这种柔性装置解决了现有无线电力传输技术的诸多缺陷，同时增强了与人体的兼容性。该团队还成功演示了利用超声波进行无线电池充电，标志着该技术朝着实用化和商业化应用迈出了重要一步。
具体来说，研究人员通过使用高效压电材料和独特的结构设计，与传统超声波接收器相比，大幅提高了功率转换效率。
通过设计一种可拉伸且生物相容的超声波接收器，使其能够紧密贴合人体曲线，同时实现稳定的功率转换，他们能够在水下 3 厘米处传输 20 mW 的功率，在距离皮肤 3 厘米深处传输 7 mW 的功率。这足以为低功耗可穿戴设备或植入式医疗设备持续供电。
一名研究人员通过无线电力传输点亮了印有KIST标志的LED灯。图片来源：韩国科学技术研究院（KIST）
该研究结果有望加速基于超声波的无线充电技术在水下电子设备和植入式医疗电子设备中的商业化应用。特别是，它有望为植入式起搏器、神经刺激器和可穿戴传感器等低功耗医疗设备提供安全、持续的电力，提供一种新的范例。
预计它不仅可以应用于医疗设备，还可以应用于需要长期供电的水下无人机和海洋传感器。
“通过这项研究，我们证明了利用超声波的无线电力传输技术可以实现实际应用，”韩国科学技术研究院的许圣勋博士说道。“我们计划进一步开展小型化和商业化研究，以加速该技术的实际应用。”
编译自/ScitechDaily
