شارژ بی‌سیم دستگاه‌های الکترونیکی زیر آب با کمک امواج فراصوت

بررسی پژوهشگران کره جنوبی نشان می‌دهد که می‌توان از امواج فراصوت برای شارژ بی‌سیم دستگاه‌های الکترونیکی زیر آب استفاده کرد.

به گزارش وب‌سایت رسمی “مؤسسه علم و فناوری کره جنوبی” (KIST)، با افزایش سن جمعیت و با پیشرفت فناوری‌های پزشکی، تعداد بیمارانی که از دستگاه‌های الکترونیکی کاشته‌شده در بدن مانند ضربان‌ساز مصنوعی و “دفیبریلاتور” (defibrillator) استفاده می‌کنند، در سراسر جهان در حال افزایش است. در حال حاضر، باتری دستگاه‌های کاشته‌شده در بدن، با جراحی جایگزین می‌شوند که ممکن است عوارضی را برای سلامتی به همراه داشته باشد. اکنون یک روش جدید شارژ با انتقال انرژی به صورت بی‌سیم در حال ظهور است که می‌توان از آن برای شارژ باتری دستگاه‌های زیر آب مانند حسگرهایی که برای نظارت بر شرایط کابل‌های زیردریایی به کار می‌روند نیز استفاده کرد.

مؤسسه علم و فناوری کره جنوبی اعلام کرده است که یک گروه پژوهشی به سرپرستی دکتر “هیون چئول سونگ” (Hyun-Cheol Song)، پژوهشگر این مؤسسه، یک فناوری انتقال انرژی بی‌سیم فراصوت را ابداع کرده‌اند که می‌تواند در حوزه‌های پژوهشی مذکور به کار رود.

روش القای الکترومغناطیسی و تشدید مغناطیسی را می‌توان در انتقال انرژی به صورت بی‌سیم استفاده کرد. القای الکترومغناطیسی در حال حاضر در تلفن‌های همراه هوشمند و هدفون‌های بی‌سیم استفاده می‌شود. با وجود این، کاربرد این روش محدود است؛ زیرا امواج الکترومغناطیسی نمی‌توانند از آب یا فلز عبور کنند و در نتیجه، فاصله کوتاهی در شارژ ایجاد می‌شود. علاوه بر این، نمی‌توان از این روش به آسانی برای شارژ مجدد دستگاه‌های پزشکی کاشته‌شده در بدن استفاده کرد؛ زیرا گرمای تولیدشده هنگام شارژ، مضر است. روش تشدید مغناطیسی مستلزم این است که فرکانس‌های تشدید مولد میدان مغناطیسی و دستگاه فرستنده دقیقا یکسان باشند. علاوه بر این، خطر تداخل با سایر فرکانس‌های ارتباطی بی‌سیم، مانند Wi-Fi و بلوتوث نیز وجود دارد.

بدین ترتیب، گروه پژوهشی مؤسسه علم و فناوری کره جنوبی، امواج فراصوت را به عنوان یک روش انتقال انرژی، به جای امواج الکترومغناطیسی یا میدان‌های مغناطیسی پذیرفتند. روش “سونار” (Sonar) که از امواج فراصوت استفاده می‌کند، معمولا در محیط‌های زیر آب استفاده می‌شود. ایمنی استفاده از امواج فراصوت در بدن انسان، در کاربردهای گوناگون پزشکی مانند تشخیص وضعیت اندام یا جنین تضمین شده است. با وجود این، روش‌های کنونی انتقال انرژی صوتی به دلیل کارآیی پایین در انتقال انرژی آکوستیک، به راحتی تجاری‌سازی نمی‌شوند.

این گروه پژوهشی، مدلی را توسعه دادند که امواج فراصوت را با استفاده از “اصل تریبوالکتریک” (triboelectric principle) دریافت می‌کند و آن را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند که امکان تبدیل ارتعاشات مکانیکی کوچک به انرژی الکتریکی را به طور مؤثر فراهم می‌آورد.

با افزودن یک ماده فروالکتریک به ژنراتور تریبوالکتریک، کارآیی انتقال انرژی فراصوت به طور قابل توجهی بهبود یافت و از کمتر از یک درصد به بیش از چهار درصد رسید. علاوه بر این، دستگاه جدید توسعه‌یافته، کارآیی بالایی در تبدیل انرژی و تولید گرما داشت.

دکتر “سونگ” گفت: این پژوهش نشان داد که دستگاه‌های الکترونیکی را می‌توان با شارژ بی‌سیم از طریق امواج فراصوت هدایت کرد. اگر پایداری و کارآیی دستگاه در آینده بهبود یابد، این فناوری را می‌توان برای تامین برق حسگرهای قابل کاشت یا حسگرهای اعماق دریا به صورت بی‌سیم استفاده کرد که تعویض باتری آنها معمولا دشوار است.

این پژوهش در مجله “Energy & Environmental Science” به چاپ رسید.