最近的8月份，
Science
上发表了一篇关于可植入的摩擦发电供能器件的文章（Science 2019, 365, 491–494.），为
人体植入医疗器件的供能
提出了一种新的解决方案。
对于可植入的医疗器件来说，
如何实现有效的电能供应是亟待解决的问题
。许多医疗器件使用锂电池功能，在电池电量用尽以后，往往需要手术更换电池，但这不可避免地会对患者产生一定的创伤。所以通过非手术的方式为植入的电池充电，有对于植入式医疗器件来说有重大的意义。一些工作通过捕获人体内部运动的机械能来产生电能，但由于人体内机械运动频率很低，难以达到高的效率。另一种方式是通过超声波将能量由外部传输至体内，再将超声波振动的能量转化为电能。并且超声波是一种安全可靠的形式，对生物组织非常友好。传统的压电材料能实现超声波到电能的转化，但压电材料存在具有一定的生物毒性，器件难以做薄，输出电压低不足以为锂电池冲电，等局限性。
这一篇
Science
的文章报导了一种基于摩擦发电的可植入器件，能够高效地实现超声波到电能的转化，并能有效的为锂电池充电。
文章的图一展示了器件（VI-TEG）的工作示意图，基本组成和工作原理。摩擦发电器件被植入在皮下，通过在皮肤外施加超声波，器件就能输出电能。器件由多个部分组成，摩擦发电的部分是PFA 层和金/铜电极。PFA 层和金/铜电极接触后带负电，两层之间产生间距的变化就会输出交变的电流。最后作者还通过COMSOL仿真展示了声压的分布和器件PFA层在声场作用下的位移。从COMSOL仿真结果可以看到，声波主要被VI-TEG器件反射，不能透过VI-TEG，而VI-TEG中能产生相当大的位移，从而产生电能。通过仿真结果，直观明了的展示了器件工作的基本科学原理。
在水环境中测试器件性能，由于水的阻抗和人体组织相近，所以可以用水模拟人体组织环境。器件的输出电压可达20V，电流可达427 uA。
这样的电能输出性能足以对锂电池进行充电。对电池充电的相关数据上图如上图所示。
最后文章在生物组织中测试了器件的性能。作者选取了一块猪肉，并将器件植入到猪肉距离皮肤不同深度的地方。0.5 cm深度的地方有1.21V，98.1 uA的输出。1cm深度的地方有0.91V，52.5uA的输出。进一步验证了器件的性能和在生物组织中的可靠性。另外除了实验测量，文章也用到了COMSOL仿真模拟来说明科学问题。其实在各种各种传感器的高档次文章中COMSOL仿真模拟已经是一个很常用的工具了。
（图片源于Science advances, 2017, 3(3): e1602200.）
（图片源于Adv. Mater. 2014, 26, 2514–2520.）
（图片源于Adv.Mater.2014,26,2818-2824）
可见如今在高档次文章中结合
COMSOL仿真模拟
来解释科学问题，展示物理机制的方式已经变的越来越常见。特别是对于这种机理解释形文章，一些仿真模拟可以说是必不可少的。
COMSOL
是一个多物理场仿真软件，功能全面，覆盖面广泛，软件用界面友好，如今已成为
科研人员的首先模拟仿真软件
。学会使用COMSOL也是一个非常有用的科研技能。
为了让更多科研人员能够迅速且科学地掌握这一前沿高效的数据分析软件，
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