当起搏器的电池电量不足时,通常必须通过手术更换整个植入物。因此,科学家们正在开发一种无创电池充电系统,该系统利用外部施加的超声波来进行充电。
举例来说,电磁感应已经用于为智能手机等设备的电池充电,但它只能在大约 1.5 厘米(0.6 英寸)的距离上工作。磁共振是另一种方法,不过其磁场可能会受到蓝牙和 Wi-Fi 等其他无线通信频率的干扰。
考虑到这些和其他限制,韩国科学技术研究院 (KIST) 的一个团队宣布,他们开发了一种可应用于人体植入物的超声波动力发生器。它利用了所谓的摩擦电效应,其中某些材料在相互摩擦时会带电,这也是梳头时产生静电荷的原因。
在外部施加超声波时,会导致铁电材料的薄层在两个电极层之间来回振动,最后产生电流,为电池充电。
研究人员在实验室对该装置进行了测试。结果显示,它可在6厘米的距离处充电超过8毫瓦的功率,这足以同时操作200个LED或在水下传输蓝牙传感器数据。
研究人员表示,这表明电子设备可以通过超声波来进行无线充电。如果未来设备的稳定性和效率进一步提高,这项技术可应用于为植入式传感器或深海传感器无线供电。
该研究论文题为“Ferroelectrically augmented contact electrification enables efficient acoustic energy transfer through liquid and solid media”,已发表在《能源与环境科学》期刊上。
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