Фундаментален пробив в дизайна на разтегливи индуктори, постигнат от изследователи от Китайския университет за наука и технологии, е насочен към решаваща бариера пред интелигентните носими устройства: поддържането на постоянна индуктивна производителност по време на движение. Публикувана в Materials Today Physics, тяхната работа установява съотношението на страните (AR) като решаващ параметър за контролиране на индуктивния отговор на механично напрежение.
Чрез оптимизиране на стойностите на AR, екипът е проектирал планарни намотки, постигащи почти инвариантност на деформация, демонстрирайки промяна в индуктивността от по-малко от 1% при 50% удължение. Тази стабилност позволява надежден безжичен пренос на енергия (WPT) и NFC комуникация в динамични носими приложения. Едновременно с това, конфигурациите с висок AR (AR>10) функционират като ултрачувствителни сензори за деформация с резолюция от 0,01%, идеални за прецизен физиологичен мониторинг.
Реализирана функционалност в два режима:
1. Безкомпромисна мощност и данни: Намотките с ниско AR (AR=1.2) показват изключителна стабилност, ограничавайки честотния дрейф в LC осцилаторите до само 0.3% при 50% напрежение – значително превъзхождайки конвенционалните конструкции. Това осигурява постоянна ефективност на WPT (>85% на разстояние 3 см) и стабилни NFC сигнали (<2dB колебание), което е от решаващо значение за медицински импланти и винаги свързани носими устройства.
2. Сензори с клиничен клас: Високочестотните бобини с AR (AR=10.5) служат като прецизни сензори с минимална кръстосана чувствителност към температура (25-45°C) или налягане. Интегрираните матрици позволяват проследяване в реално време на сложна биомеханика, включително кинематика на пръстите, сила на захват (резолюция 0.1N) и ранно откриване на патологични тремори (напр. болест на Паркинсон при 4-7Hz).
Системна интеграция и въздействие:
Тези програмируеми индуктори разрешават историческия компромис между стабилност и чувствителност в разтегливата електроника. Тяхната синергия с миниатюрни модули за безжично зареждане по стандарта Qi и усъвършенствана защита на веригите (напр. нулируеми предпазители, интегрални схеми eFuse) оптимизира ефективността (>75%) и безопасността в носими зарядни устройства с ограничено пространство. Тази рамка, базирана на добавена реалност, предоставя универсална методология за проектиране за вграждане на здрави индуктивни системи в еластични подложки.
Пътят напред:
В комбинация с нововъзникващи технологии като вътрешно разтегливи трибоелектрични наногенератори, тези намотки ускоряват разработването на самозахранващи се носими устройства с медицинско предназначение. Такива платформи обещават непрекъснато, висококачествено физиологично наблюдение, съчетано с непоколебима безжична комуникация – елиминирайки зависимостта от твърди компоненти. Сроковете за внедряване на усъвършенствани интелигентни текстилни изделия, AR/VR интерфейси и системи за управление на хронични заболявания са значително съкратени.
„Тази работа превръща носимата електроника от компромис към синергия“, заяви водещият изследовател. „Сега едновременно постигаме сензори от лабораторно ниво и надеждност от военно ниво в наистина съвместими с кожата платформи.“
Време на публикуване: 26 юни 2025 г.