Stromübertragung jetzt per Ultraschall

Südkoreanische Forscher entwickeln Innovation für Implantate und Unterwasser-Geräte

Schematische Darstellung der Ultraschall-Stromübertragung (Foto: KIST)

Seoul (pte003/05.05.2025/06:10)

Ingenieuren vom Korea Institute of Science and Technology (KIST) ist ein technologischer Durchbruch gelungen: Sie haben ein Ladegerät gebaut, das über eine Entfernung von drei Zentimetern 20 Milliwatt Leistung unter Wasser und sieben Milliwatt durch die Haut übertragen kann. Diese Leistung reicht aus, um tragbare Geräte mit geringem Stromverbrauch oder implantierbare medizinische Geräte kontinuierlich mit Strom zu versorgen oder Akkus aufzuladen. Die Übertragung funktioniert somit im Milliwattbereich.

Größere Distanzen

Die Batterien von elektronischen Geräten und Elektroautos lassen sich drahtlos aufladen. Bei Implantaten wie Herzschrittmachern und Geräten unter Wasser versagt die Methode jedoch. Sie funktioniert nur, wenn die Ladestation und der Empfänger nah beieinander sind, am besten nur ein paar Millimeter voneinander entfernt. Sonst funktioniert es gar nicht oder es geht viel Energie verloren. Mit dem neuen Ultraschall-Ladegerät der koreanischen Forscher kann nun die Distanz deutlich vergrößert werden, sodass etwa Implantate und Umweltsensoren unter Wasser berührungslos mit Strom versorgt werden können.

Ultraschall wählten die Ingenieure aus zwei Gründen: Zum einen verbreitet er sich in Flüssigkeiten und Geweben, die Flüssigkeiten enthalten, zum anderen ist er für Menschen ungefährlich - was bei Implantaten wichtig ist. Der hochfrequente Schall wird von Piezokristallen aufgefangen, die mit der vom Schall vorgegebenen Frequenz zu schwingen beginnt. Wegen des piezoelektrischen Effekts wandeln die Kristalle die Schallschwingungen in Strom um. "Wir haben gezeigt, dass Ultraschall zur Stromübertragung eingesetzt werden kann", sagt der leitende KIST-Forscher Sunghoon Hur. "Jetzt wollen wir das System miniaturisieren, um es auf die kommerzielle Nutzung vorzubereiten."

Ladegeräte nutzen Trafo-Prinzip

Heute eingesetzte Geräte zur kabellosen Stromübertragung setzen auf das Transformator-Prinzip. Fließt durch eine Spule ein Wechselstrom, erzeugt diese in ihrer Umgebung ein elektromagnetisches Feld. Eine zweite Spule, die sich in deren Einzugsgebiet befindet, fängt dieses Feld auf und erzeugt selbst einen Wechselstrom, der gleichgerichtet wird, sodass er eine Batterie aufladen kann. In Flüssigkeiten sowie in Flüssigkeit enthaltenden Materialien, wie etwa Körpergewebe, breiten sich elektromagnetische Felder kaum aus, sodass das Trafo-Prinzip hier nicht zum Tragen kommt.

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