Авторы новой работы придумали, как повысить эффективность беспроводной передачи энергии с помощью ультразвуковых волн за счет трибоэлектрической генерации энергии. Этот подход можно использовать для беспроводной зарядки аккумуляторов под водой или в электронных устройствах, имплантируемых в тело.
По мере старения населения и развития медицинских технологий во всем мире растет число пациентов, использующих имплантированные электронные устройства, такие как искусственные кардиостимуляторы и дефибрилляторы. Сейчас батареи для таких устройств заменяются хирургическим разрезом, но это может привести к осложнениям со здоровьем. Поэтому авторы новой работы создали технологию зарядки с помощью беспроводной передачи энергии, ее можно использовать, чтобы заряжать подводные устройства.
Авторы работы заявили, что для беспроводной передачи энергии можно использовать электромагнитную индукцию и магнитный резонанс. Электромагнитная индукция сейчас применяется в смартфонах и беспроводных наушниках, но ее использование ограничено, так как электромагнитные волны не могут проходить через воду или металл. Поэтому расстояние для зарядки относительно небольшое.
Кроме того, этот метод трудно применить для подзарядки имплантированных медицинских устройств, поскольку тепло, выделяющееся во время зарядки, вредно. Если использовать метод магнитного резонанса, то нужно, чтобы резонансные частоты генератора магнитного поля и передающего устройства были одинаковыми. Кроме того, существует риск из-за помех с другим частотам беспроводной связи, таким как Wi-Fi и Bluetooth.
Поэтому команда использовала ультразвуковые волны. Гидролокатор для ультразвуковых волн, обычно используется под водой. Также их безопасность была доказана в разных медицинских работах. Исследовательская группа разработала модель, которая принимает и преобразует ультразвуковые волны в электрическую энергию с помощью трибоэлектрического принципа — он позволяет эффективно преобразовывать небольшие механические колебания в электрическую энергию.
Авторы добавили в трибоэлектрический генератор сегнетоэлектрический материал и эффективность передачи ультразвуковой энергии повысилась с менее чем 1% до более чем 4%. Мощность зарядки составила 8 МВт на расстоянии 6 см, этого было достаточно для одновременной работы 200 светодиодов или передачи данных датчика Bluetooth под водой.
Читать далее:
Белорусский физик работает над квантовым интернетом: это первый шаг к телепортации
Один из крупнейших шельфовых ледников разрушился из-за потоков воды
Стандартная модель физики уже не актуальна? Главное о новой работе ученых на коллайдере