Avec la demande croissante d’électronique médicale sous-marine et implantable, une alimentation électrique stable et continue est essentielle. Cependant, les méthodes conventionnelles de recharge sans fil (telles que l’induction électromagnétique et la recharge par radiofréquence) utilisées dans les smartphones et les écouteurs sans fil souffrent de courtes distances de transmission, d’une faible efficacité de transfert d’énergie dans les tissus biologiques et d’interférences électromagnétiques.
Pour remédier à ces inconvénients, les chercheurs envisagent désormais d’utiliser les ultrasons comme nouvelle technologie de transfert d’énergie sans fil. Les ultrasons ont l’avantage d’être respectueux de l’homme et d’être moins absorbés par les tissus, ce qui permet un transfert d’énergie plus fiable dans les dispositifs implantables et ceux qui adhèrent à la peau. Par conséquent, la technologie de recharge sans fil utilisant l’énergie ultrasonique apparaît comme la prochaine génération de transfert d’énergie.
Une équipe de recherche dirigée par le Dr Sunghoon Hur, du Centre de recherche sur les matériaux électroniques et hybrides de l’Institut coréen des sciences et technologies (KIST), et le professeur Hyun-Cheol Song, de l’Université de Corée, a mis au point un récepteur à ultrasons biocompatible qui conserve ses performances même lorsqu’il est plié. Ce récepteur surmonte bon nombre des limites des méthodes actuelles de transmission d’énergie sans fil tout en améliorant la biocompatibilité, et devrait être appliqué aux dispositifs électroniques portables et implantables de la prochaine génération. Les chercheurs ont également démontré qu’il était possible de recharger des batteries sans fil en recevant des ondes ultrasoniques, ce qui constitue une étape importante vers la commercialisation de la technologie.
En particulier, les chercheurs ont considérablement amélioré l’efficacité de la conversion d’énergie par rapport aux récepteurs d’ultrasons conventionnels en utilisant des matériaux piézoélectriques à haute efficacité et une conception structurelle unique. En concevant un récepteur d’ultrasons extensible et biocompatible qui épouse les courbes du corps humain tout en assurant une conversion d’énergie stable, ils ont pu transmettre une puissance de 20 mW à une distance de 3 cm sous l’eau et de 7 mW à une profondeur de 3 cm de la peau. Cette puissance est suffisante pour alimenter en continu des dispositifs portables ou des dispositifs médicaux implantables de faible puissance.
Ces résultats devraient contribuer à accélérer la commercialisation de la technologie de recharge sans fil à base d’ultrasons pour l’électronique sous-marine et l’électronique médicale implantable. En particulier, cette technologie devrait constituer un nouveau paradigme pour l’alimentation sûre et continue des dispositifs médicaux de faible puissance tels que les stimulateurs cardiaques implantables, les neurostimulateurs et les capteurs à porter sur soi. Elle devrait également être appliquée non seulement aux appareils médicaux, mais aussi aux drones sous-marins et aux capteurs marins qui nécessitent une alimentation électrique à long terme.
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« Grâce à cette recherche, nous avons démontré que la technologie de transmission d’énergie sans fil utilisant les ultrasons peut être appliquée de manière pratique », a déclaré le Dr Sunghoon Hur du KIST. « Nous prévoyons de poursuivre les recherches en vue de la miniaturisation et de la commercialisation afin d’accélérer l’application pratique de la technologie. »
Légende illustration : Schéma d’un récepteur à ultrasons qui montre comment il peut être plié et déformé pendant le processus de chargement sans fil de la batterie d’un dispositif médical inséré dans le corps, tout en conservant ses performances lors d’une fixation étroite sur le corps humain. Crédit : KIST
Article : « A Body Conformal Ultrasound Receiver for Efficient and Stable Wireless Power Transfer in Deep Percutaneous Charging » – DOI : 10.1002/adma.202419264
