随着越来越多的电子设备在体内和水下使用，找到一种安全稳定的充电方式变得越来越重要。常见的无线充电方法（例如电磁感应或射频 (RF)）在这些环境下通常效果不佳。它们只能传输少量能量，传输距离短，并且会干扰附近的电子设备。
为了解决这些问题，韩国科学技术研究院 (KIST) 和高丽大学的研究人员正在研究超声波。与射频波不同，超声波不易被人体组织吸收，干扰也更小，因此更适合用于为医疗植入物和皮肤穿戴设备充电。
由Sunghoon Hur博士和Hyun-Cheol Song教授领导的团队利用先进的压电材料，打造出一款柔性超声波接收器。该接收器即使在弯曲状态下也能正常工作，并能紧密贴合皮肤等曲面表面。测试表明，它能够以无线方式穿透3厘米深的水传输20毫瓦的功率，穿透3厘米深的皮肤传输7毫瓦的功率——足以驱动可穿戴传感器或植入物等小型设备。
该团队还展示了该接收器可用于为电池充电，这为实现无需频繁手术更换电池、续航时间更长的植入物打开了大门。Hur博士表示：“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际应用。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。”
与此同时，科学家们也在研究超声驱动的摩擦纳米发电机（US-TENG）。这些装置无需手术即可通过皮肤传输能量，但它们一直面临着输出功率低和硬度高等问题。为了解决这个问题，他们开发了一种名为介电铁电增强型US-TENG（US-TENGDF-B）的新型装置。它采用特殊设计，能够以更柔和的超声波从更远的距离产生更大的功率。
这款升级版设备在35毫米距离为电池充电时，电压达到约26伏，功率为6.7毫瓦。即使弯曲也能保持稳定，因此非常适合用于弯曲的身体部位或人工心脏等植入物。研究人员表示，它对于在体内深处进行短期无线充电非常有效，尤其是在柔性系统中。
这些技术共同展现出在水中和人体内安全为低能耗电子设备供电的真正潜力。它们可以帮助未来的设备（例如起搏器、神经刺激器、水下传感器和无人机）运行更长时间、更可靠，而无需频繁充电或更换。
来源：KIST
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