تقنية جديدة تعتمد على الموجات فوق الصوتية لشحن الأجهزة عبر الماء

كشفت نتائج بحثية حديثة أجراها فريق من المعهد الكوري للعلوم والتكنولوجيا (KIST) وجامعة كوريا عن تطوير مستقبل موجات فوق صوتية مرن ومتوافق حيويا، قادر على شحن الأجهزة من خلال الماء وحتى داخل الجسم البشري.
هذا الإنجاز يأتي استجابة للطلب المتزايد على الإلكترونيات الطبية القابلة للزرع والأجهزة المستخدمة تحت الماء، حيث بات من الضروري توفير مصدر طاقة مستقر ومستمر لها.
- عوائق الطرق التقليدية تدفع نحو حلول مبتكرة
تعتمد طرق الشحن اللاسلكي التقليدية مثل الحث الكهرومغناطيسي وأنظمة الترددات الراديوية – المستخدمة في الهواتف وسماعات الأذن – على تقنيات تعاني من عدة قيود منها:
قصر مسافة النقل
انخفاض الكفاءة داخل الأنسجة البيولوجية
التأثر الكبير بالتداخلات الكهرومغناطيسية
ولهذا، اتجه الباحثون نحو استخدام الموجات فوق الصوتية كبديل واعد للشحن اللاسلكي، لكونها أقل امتصاصا في الأنسجة وأكثر ملاءمة للجسم، مما يجعلها خيارا موثوقا للأجهزة المزروعة أو اللاصقة بالجلد.
- مستقبل مرن ومتوافق حيويا
قاد الدكتور سونغ هون هور من مركز أبحاث المواد الإلكترونية والهجينة في KIST، بالتعاون مع البروفيسور هيون تشول سونغ من جامعة كوريا، تطوير مستقبل مرن للموجات فوق الصوتية يتميز بالقدرة على الثني دون فقدان الأداء، ما يجعله مثاليا للاستخدام داخل الجسم أو على سطحه.
وتمكّن الفريق من شحن البطاريات لاسلكيًا باستخدام هذه التقنية، مما يمثل خطوة مهمة نحو تحويلها إلى تطبيقات عملية وتجارية فعلية.
- تصميم بيزوكهربائي عالي الكفاءة
تميّزت هذه التقنية بتحقيق كفاءة تحويل طاقة عالية، بفضل استخدام مواد بيزوكهربائية فعّالة وتصميم هيكلي مبتكر، حيث تمكن الفريق من نقل:
20 ميلي واط من الطاقة على بعد 3 سنتيمترات تحت الماء
7 ميلي واط من الطاقة على عمق 3 سنتيمترات تحت الجلد
وهي طاقة كافية لتشغيل أجهزة منخفضة الاستهلاك مثل المستشعرات القابلة للارتداء أو الأجهزة الطبية المزروعة بشكل مستمر.
- تطبيقات واعدة في الطب والبحوث البحرية
من المتوقع أن تسهم هذه التقنية في تسريع تسويق الشحن اللاسلكي بالموجات فوق الصوتية، لا سيما في مجالي الإلكترونيات الطبية المزروعة والأجهزة البحرية، مثل:
أجهزة تنظيم ضربات القلب
محفزات الأعصاب
أجهزة استشعار قابلة للارتداء
الطائرات المسيرة تحت الماء
أجهزة الاستشعار البحرية بعيدة المدى
وأشار الدكتور هور إلى أن الفريق أثبت من خلال هذا البحث إمكانية تطبيق تقنية نقل الطاقة باستخدام الموجات فوق الصوتية عمليا، مضيفا أن الخطوات القادمة ستركّز على تصغير حجم الأجهزة وتسريع تطبيقها التجاري.

المصدر:   المعهد الكوري للعلوم والتكنولوجيا (KIST)