Charger des appareils électroniques sous-marins et implantés dans le corps à l’aide d’ondes ultrasonores

Newswise — À mesure que la population vieillit et avec les progrès de la technologie médicale, le nombre de patients utilisant des dispositifs électroniques implantés, tels que des stimulateurs cardiaques artificiels et des défibrillateurs, augmente dans le monde entier. Actuellement, les batteries des dispositifs implantés dans le corps sont remplacées par une chirurgie d’incision, ce qui peut entraîner des complications de santé. En conséquence, une nouvelle technique de charge par transfert d’énergie sans fil émerge qui peut également être utilisée pour charger les batteries d’appareils sous-marins, tels que des capteurs, qui sont utilisés pour surveiller l’état des câbles sous-marins.

L’Institut coréen des sciences et technologies (KIST, président : Seok-Jin Yoon) a annoncé qu’une équipe de recherche dirigée par le Dr Hyun-Cheol Song au Centre de recherche sur les matériaux électroniques a mis au point une technologie de transmission de puissance sans fil à ultrasons qui peut être appliquée dans ce qui précède. -domaines de recherche mentionnés.

L’induction électromagnétique (EM) et la résonance magnétique peuvent être utilisées dans le transfert d’énergie sans fil. L’induction EM est actuellement utilisée dans les smartphones et les écouteurs sans fil ; cependant, son utilisation est limitée car les ondes EM ne peuvent pas traverser l’eau ou le métal, ce qui entraîne une courte distance de charge. De plus, cette méthode n’est pas facilement utilisable pour recharger des dispositifs médicaux implantés car la chaleur dégagée lors de la charge est nocive. La méthode de résonance magnétique nécessite que les fréquences de résonance du générateur de champ magnétique et du dispositif de transmission soient exactement les mêmes ; de plus, il existe un risque d’interférence avec d’autres fréquences de communication sans fil, telles que Wi-Fi et Bluetooth.

L’équipe du KIST a donc adopté les ondes ultrasonores comme moyen de transmission d’énergie, au lieu des ondes électromagnétiques ou des champs magnétiques. Le sonar, qui utilise des ondes ultrasonores, est couramment utilisé dans les environnements sous-marins, et la sécurité de l’utilisation des ondes ultrasonores dans le corps humain a été garantie dans diverses applications médicales, telles que le diagnostic de l’état des organes ou du fœtus. Cependant, les méthodes de transfert d’énergie acoustique existantes ne sont pas facilement commercialisables en raison de la faible efficacité de transmission de l’énergie acoustique.

L’équipe de recherche a développé un modèle qui reçoit et convertit les ondes ultrasonores en énergie électrique en utilisant le principe triboélectrique qui permet de convertir efficacement les petites vibrations mécaniques en énergie électrique. En ajoutant un matériau ferroélectrique au générateur triboélectrique, l’efficacité du transfert d’énergie ultrasonique a été considérablement améliorée, passant de moins de 1 % à plus de 4 %. De plus, une charge de plus de 8 mW de puissance à une distance de 6 cm était possible, ce qui était suffisant pour faire fonctionner simultanément 200 LED ou pour communiquer les données des capteurs Bluetooth sous l’eau. De plus, le dispositif nouvellement développé avait une efficacité de conversion d’énergie élevée et générait des quantités marginales de chaleur.

Le Dr Song a expliqué l’importance des résultats comme suit : « Cette étude a démontré que les appareils électroniques peuvent être alimentés par une charge sans fil via des ondes ultrasonores. Si la stabilité et l’efficacité de l’appareil sont encore améliorées à l’avenir, cette technologie peut être appliquée pour alimenter sans fil des capteurs implantables ou des capteurs en haute mer, dans lesquels le remplacement des batteries est fastidieux.

###

Le KIST a été créé en 1966 en tant que premier institut de recherche financé par le gouvernement à établir une stratégie de développement national basée sur la science et la technologie et à diffuser diverses technologies industrielles pour développer les principales industries. Le KIST élève désormais le statut de la science et de la technologie coréennes grâce à une recherche et un développement innovants de classe mondiale. Pour plus d’informations, veuillez visiter notre site Web à l’adresse https://eng.kist.re.kr/kist_eng_renew/

Cette recherche a été financée par la subvention de la National Research Foundation of Korea (NRF) et la subvention du National Research Council of Science & Technology (NST) financées par le ministère des Sciences et des TIC (ministre : Hye-Sook Lim) et le Korea Institute of Energy Technology Subvention d’évaluation et de planification (KETEP) financée par le ministère du Commerce, de l’Industrie et de l’Énergie (ministre : Sung Wook Moon). Les résultats de la recherche ont été publiés dans le dernier numéro du «Sciences de l’énergie et de l’environnement» (IF : 38,5, top 0,182 % dans JCR), une revue académique internationale renommée dans le domaine de l’énergie.

.

Add Comment