隨著水下和植入式醫療電子設備需求的增長，確保穩定持續的電源供應變得越來越重要。傳統的無線充電方法，例如智能手機和耳機中常用的電磁感應和射頻系統，面臨著諸多挑戰。這些問題包括傳輸距離短、生物組織能量效率低以及易受電磁干擾。為了解決這些問題，研究人員正在將超聲波作為無線電力傳輸的一種有前景的替代方案。

超聲波接收器示意圖，展示了其在為植入式醫療設備的電池進行無線充電過程中如何彎曲變形，同時又能在緊密貼合人體的情況下保持性能。圖片來源：韓國科學技術研究院 (KIST)

超聲波對人體組織更友好，吸收率更低，使其成為為植入式和貼膚式設備供電的可靠選擇。因此，超聲波能量正在成為下一代無線充電解決方案。

韓國科學技術研究院 (KIST) 電子與混合材料研究中心 Sunghoon Hur 博士領導的研究團隊與高麗大學 Hyun-Cheol Song 教授合作，開發出一種生物相容性超聲波接收器，即使彎曲也能保持一致的性能。

（左）摩擦電超聲波接收器在植入式醫療設備中的應用方案。（右）該設備的完整框圖。圖片來源：韓國科學技術研究院 (KIST)

這種柔性裝置解決了現有無線電力傳輸技術的諸多缺陷，同時增強了與人體的兼容性。該團隊還成功演示了利用超聲波進行無線電池充電，標志著該技術朝著實用化和商業化應用邁出了重要一步。

具體來說，研究人員通過使用高效壓電材料和獨特的結構設計，與傳統超聲波接收器相比，大幅提高了功率轉換效率。

通過設計一種可拉伸且生物相容的超聲波接收器，使其能夠緊密貼合人體曲線，同時實現穩定的功率轉換，他們能夠在水下 3 厘米處傳輸 20 mW 的功率，在距離皮膚 3 厘米深處傳輸 7 mW 的功率。這足以為低功耗可穿戴設備或植入式醫療設備持續供電。

一名研究人員通過無線電力傳輸點亮了印有KIST標志的LED燈。圖片來源：韓國科學技術研究院（KIST）

該研究結果有望加速基于超聲波的無線充電技術在水下電子設備和植入式醫療電子設備中的商業化應用。特別是，它有望為植入式起搏器、神經刺激器和可穿戴傳感器等低功耗醫療設備提供安全、持續的電力，提供一種新的范例。

預計它不僅可以應用于醫療設備，還可以應用于需要長期供電的水下無人機和海洋傳感器。

“通過這項研究，我們證明了利用超聲波的無線電力傳輸技術可以實現實際應用，”韓國科學技術研究院的許圣勛博士說道。“我們計劃進一步開展小型化和商業化研究，以加速該技術的實際應用。”

編譯自/ScitechDaily