能够隔空为水下仪器和人体植入设备充电的超声波
- 2022-04-21 09:29:07210
来源：化工仪器网
水下仪器、设备由于需长时间正常工作，因此需要不断的能源支之称。然而有线充电或自带电池的方式，限制了水下仪器的作业范围和工作时间。因此，需要采用无线充电的方式来扩大水下机电设备的巡航时长与巡航范围。
尽管电磁感应和磁共振也能够用于无线能量充电，但电磁感应使用的限制是电磁波不能穿过水或金属，导致充电距离短，并且其充电过程中产生的热量是有害的，因此这种方法不能轻易地用于为植入式医疗装置充电。而磁共振法要求磁场发生器和发射装置的共振频率完全相同，存在干扰其他无线通信频率的风险，如Wi-Fi和蓝牙等。超声波却能够在水下“畅通无阻”，还能够远距离传播且能量衰减小。
日前，韩国科学技术研究院电子材料研究中心一研究团队开发了一种可应用于人体植入物的超声波无线能量传输充电技术，该技术也可为监测海底电缆状况的传感器等水下仪器的电池充电。超声波的声呐通常用于水下环境，在器官或胎儿状况诊断等各种医疗应用中，超声波在人体中的安全性已得到验证，如器官或胎儿状况的诊断。研究团队采用超声波作为能量传输媒介，但仍遇到声能的传输效率低、现有的声能传输方法不容易实现商业化的困难。
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。新开发的装置具有较高的能量转换效率，产生的热量也很低。
该项研究表明，电子设备可通过超声波以无线充电方式来驱动。尽管这一方法的能量传输效率仅为4%，还存在有较大改进空间，但随着未来设备的稳定性和效率进一步的提高，这项技术不仅能够应用于为植入式传感器供电，还能够为深海传感器等水下仪器无线充电，为各类需要隔空充电的设备充电这一美好愿景打下了坚实的基础与盼望。
原标题：能够隔空为水下仪器和人体植入设备充电的超声波