Et grunnleggende gjennombrudd innen design av strekkbare induktorer utført av forskere ved University of Science and Technology of China tar for seg en kritisk barriere innen smarte, bærbare enheter: å opprettholde konsistent induktiv ytelse under bevegelse. Arbeidet deres, som er publisert i Materials Today Physics, etablerer sideforhold (AR) som den avgjørende parameteren for å kontrollere induktiv respons på mekanisk belastning.
Ved å optimalisere AR-verdier konstruerte teamet plane spoler som oppnådde nesten tøyningsinvarians, og demonstrerte mindre enn 1 % induktansendring under 50 % forlengelse. Denne stabiliteten muliggjør pålitelig trådløs strømoverføring (WPT) og NFC-kommunikasjon i dynamiske, bærbare applikasjoner. Samtidig fungerer konfigurasjoner med høy AR (AR>10) som ultrafølsomme tøyningssensorer med 0,01 % oppløsning, ideelt for presisjonsfysiologisk overvåking.
Dobbeltmodusfunksjonalitet realisert:
1. Kompromissløs kraft og data: Lav-AR-spoler (AR=1,2) viser eksepsjonell stabilitet, og begrenser frekvensdrift i LC-oscillatorer til bare 0,3 % under 50 % belastning – noe som overgår konvensjonelle design betydelig. Dette sikrer konsistent WPT-effektivitet (>85 % ved 3 cm avstand) og robuste NFC-signaler (<2 dB fluktuasjon), noe som er kritisk for medisinske implantater og alltid tilkoblede bærbare enheter.
2. Klinisk sensorgjenkjenning: Høy-AR-spoler (AR=10,5) fungerer som presisjonssensorer med minimal kryssfølsomhet for temperatur (25–45 °C) eller trykk. Integrerte matriser muliggjør sporing i sanntid av kompleks biomekanikk, inkludert fingerkinematikk, gripekraft (0,1 N oppløsning) og tidlig deteksjon av patologiske tremor (f.eks. Parkinsons sykdom ved 4–7 Hz).
Systemintegrasjon og påvirkning:
Disse programmerbare induktorene løser det historiske avveiningen mellom stabilitet og følsomhet i strekkbar elektronikk. Synergien deres med miniatyriserte trådløse lademoduler i henhold til Qi-standard og avansert kretsbeskyttelse (f.eks. tilbakestillbare sikringer, eFuse-IC-er) optimaliserer effektiviteten (>75 %) og sikkerheten i plassbegrensede bærbare ladere. Dette AR-drevne rammeverket gir en universell designmetodikk for å bygge inn robuste induktive systemer i elastiske substrater.
Veien videre:
Kombinert med nye teknologier som iboende strekkbare triboelektriske nanogeneratorer, akselererer disse spolene utviklingen av selvdrevne, medisinsk-kvalitets bærbare enheter. Slike plattformer lover kontinuerlig, høykvalitets fysiologisk overvåking kombinert med urokkelig trådløs kommunikasjon – noe som eliminerer avhengigheten av stive komponenter. Implementeringstidslinjene for avanserte smarte tekstiler, AR/VR-grensesnitt og systemer for håndtering av kroniske sykdommer forkortes betydelig.
«Dette arbeidet går fra kompromiss til synergi i bærbar elektronikk», uttalte hovedforskeren. «Vi oppnår nå samtidig sensorer i laboratoriekvalitet og pålitelighet i militærkvalitet i virkelig hudtilpassede plattformer.»
Publisert: 26. juni 2025