A modern technológia egyik régóta dédelgetett álma, az eszközök hatékony és biztonságos vezeték nélküli töltése olyan közegekben is, mint a víz vagy az emberi test, most egy jelentős lépéssel közelebb került a megvalósuláshoz. Koreai kutatók egy forradalmian új ultrahangos rendszert fejlesztettek ki, amely képes áthidalni az eddigi technológiai akadályokat, és új távlatokat nyithat többek között az orvosi implantátumok és a víz alatti berendezések energiaellátásában.
A kutatás hátterében az a felismerés állt, hogy a jelenleg elterjedt vezeték nélküli töltési eljárások, mint például az elektromágneses indukción vagy rádiófrekvencián alapuló megoldások, jelentős korlátokba ütköznek, amint a töltendő eszköz és az energiaforrás közé víz vagy biológiai szövet kerül. Ezek a technológiák ilyen körülmények között drasztikusan veszítenek hatékonyságukból, korlátozott a hatótávolságuk, és érzékenyek az elektromágneses interferenciára. Mindezek miatt eddig gyakorlatilag lehetetlen volt megbízhatóan alkalmazni őket például beültethető orvosi eszközök, mint a pacemakerek, vagy mélytengeri szenzorok esetében.
A Koreai Tudományos és Technológiai Intézet (KIST) és a Koreai Egyetem tudósai azonban nem adták fel, és egy ígéretesebb irányba, az ultrahang felé fordultak. Az ultrahanghullámokról ismert, hogy sokkal kisebb veszteséggel képesek áthatolni a folyadékokon és az emberi szöveteken, így potenciálisan alkalmasabbak az energiaátvitelre ezekben a kihívást jelentő közegekben. A kutatócsoport egy innovatív, rugalmas és biokompatibilis ultrahangos vevőegységet hozott létre, amelynek lelke a piezoelektromos anyagok alkalmazása. A piezoelektromosság egy lenyűgöző fizikai jelenség, amely során bizonyos anyagok mechanikai feszültség (például az ultrahanghullámok okozta rezgés) hatására elektromos feszültséget generálnak. Ez a képesség teszi lehetővé, hogy az ultrahanghullámok mechanikai energiája hatékonyan elektromos energiává alakuljon át a céleszközben.
Az új vevőegység tervezésekor kiemelt figyelmet fordítottak arra, hogy az ne csak nagy hatékonyságú legyen, hanem fizikailag is alkalmazkodni tudjon az emberi testhez vagy más, nem sík felületekhez. Ez jelentős előrelépés a korábbi, merev szerkezetű ultrahangos vevőkkel szemben, amelyek energiaátalakítási rátája is alacsonyabb volt. A fejlesztés során sikerült elérni, hogy a rendszer hajlított állapotban is stabilan működjön, és az energiaátalakítás hatásfoka számottevően javuljon.
Az Advanced Materials neves tudományos folyóiratban publikált eredmények rendkívül biztatóak. A kísérletek során az új technológia segítségével 3 centiméteres vízrétegen keresztül 20 milliwatt (mW) teljesítményt sikerült továbbítani, míg 3 centiméter vastag szövetszerű anyagon át 7 mW energiát tudtak biztosítani. Ez a teljesítményszint már elegendő lehet alacsony fogyasztású viselhető elektronikai eszközök, valamint kritikus fontosságú orvosi implantátumok, például szívritmus-szabályozók vagy neurostimulátorok folyamatos és megbízható működtetéséhez anélkül, hogy invazív beavatkozásra vagy gyakori cserére lenne szükség az energiaforrás kimerülése miatt.
A technológia potenciális alkalmazási területei azonban messze túlmutatnak az orvostudományon. Kiválóan hasznosítható lehet például víz alatti érzékelők és megfigyelőrendszerek táplálására, ahol a kábelezés nehézkes vagy lehetetlen, és a hosszú távú, autonóm működés kulcsfontosságú. Ez az újítás valóban forradalmasíthatja a vezeték nélküli energiaellátást, és olyan eszközök fejlesztését teheti lehetővé, amelyek eddig csak a tudományos-fantasztikus irodalomban léteztek. A kutatók tovább dolgoznak a rendszer finomításán, a hatótávolság és a teljesítmény növelésén, hogy minél szélesebb körben alkalmazhatóvá váljon ez az ígéretes technológiai áttörés.
