A Kínai Tudományos és Technológiai Egyetem kutatói áttörést értek el a nyújtható induktorok tervezésében, ami egy kritikus akadályt céloz meg az intelligens viselhető eszközökben: az induktív teljesítmény állandó fenntartását mozgás közben. A Materials Today Physics folyóiratban megjelent munkájuk a képarányt (AR) határozza meg a mechanikai feszültségre adott induktív válasz szabályozásának döntő paramétereként.
Az AR-értékek optimalizálásával a csapat olyan síktekercseket tervezett, amelyek közel azonos alakváltozást érnek el, és 50%-os megnyúlás mellett kevesebb, mint 1%-os induktivitásváltozást mutatnak. Ez a stabilitás lehetővé teszi a megbízható vezeték nélküli teljesítményátvitelt (WPT) és az NFC-kommunikációt dinamikusan viselhető alkalmazásokban. Ezzel egyidejűleg a nagy AR-értékű konfigurációk (AR>10) ultraérzékeny, 0,01%-os felbontású alakváltozás-érzékelőként működnek, ideálisak a precíziós fiziológiai monitorozáshoz.
Kettős módú funkcionalitás megvalósítása:
1. Kompromisszumok nélküli teljesítmény és adatforgalom: Az alacsony AR-értékű tekercsek (AR = 1,2) kivételes stabilitást mutatnak, az LC oszcillátorok frekvenciaeltolódását mindössze 0,3%-ra korlátozzák 50%-os terhelés alatt – ezzel jelentősen felülmúlva a hagyományos kialakításokat. Ez biztosítja az állandó WPT-hatékonyságot (>85% 3 cm-es távolságban) és a robusztus NFC-jeleket (<2 dB ingadozás), ami kritikus fontosságú az orvosi implantátumok és a mindig csatlakoztatott viselhető eszközök számára.
2. Klinikai szintű érzékelés: A nagy AR-értékű tekercsek (AR=10,5) precíziós érzékelőként szolgálnak, minimális keresztérzékenységgel a hőmérséklettel (25-45°C) vagy nyomással szemben. Az integrált tömbök lehetővé teszik a komplex biomechanika valós idejű követését, beleértve az ujjak kinematikáját, a szorítóerőt (0,1 N felbontás) és a kóros remegés korai felismerését (pl. Parkinson-kór 4-7 Hz-en).
Rendszerintegráció és hatás:
Ezek a programozható induktorok feloldják a nyújtható elektronika stabilitása és érzékenysége közötti történelmi kompromisszumot. A miniatürizált Qi-szabványú vezeték nélküli töltőmodulokkal és a fejlett áramkörvédelemmel (pl. visszaállítható biztosítékok, eFuse IC-k) való szinergiájuk optimalizálja a hatékonyságot (>75%) és a biztonságot a helyszűkében lévő viselhető töltőkben. Ez az AR-vezérelt keretrendszer univerzális tervezési módszertant biztosít a robusztus induktív rendszerek rugalmas hordozókba ágyazásához.
Előrevezető út:
Az olyan új technológiákkal kombinálva, mint a nyújtható triboelektromos nanogenerátorok, ezek a tekercsek felgyorsítják az önellátású, orvosi minőségű viselhető eszközök fejlesztését. Az ilyen platformok folyamatos, nagy pontosságú fiziológiai monitorozást ígérnek, amelyhez stabil vezeték nélküli kommunikáció társul – kiküszöbölve a merev alkatrészektől való függőséget. A fejlett intelligens textíliák, AR/VR interfészek és krónikus betegségkezelő rendszerek telepítési határideje jelentősen lerövidül.
„Ez a munka a viselhető elektronika terén a kompromisszumoktól a szinergiáig viszi a vizet” – jelentette ki a vezető kutató. „Most egyszerre érünk el laboratóriumi szintű érzékelést és katonai szintű megbízhatóságot valóban bőrkonform platformokon.”
Közzététel ideje: 2025. június 26.