Temeljni preboj pri zasnovi raztegljivih induktorjev, ki so ga dosegli raziskovalci na Univerzi za znanost in tehnologijo Kitajske, obravnava ključno oviro pri pametnih nosljivih napravah: ohranjanje dosledne induktivne zmogljivosti med gibanjem. Njihovo delo, objavljeno v reviji Materials Today Physics, uvaja razmerje stranic (AR) kot odločilni parameter za nadzor induktivnega odziva na mehansko obremenitev.
Z optimizacijo vrednosti AR je ekipa zasnovala planarne tuljave, ki dosegajo skoraj nespremenljivost deformacij in kažejo manj kot 1-odstotno spremembo induktivnosti pri 50-odstotnem raztezku. Ta stabilnost omogoča zanesljiv brezžični prenos moči (WPT) in komunikacijo NFC v dinamičnih nosljivih aplikacijah. Hkrati konfiguracije z visokim AR (AR>10) delujejo kot ultra občutljivi senzorji deformacij z ločljivostjo 0,01 %, kar je idealno za natančno fiziološko spremljanje.
Uresničena dvojna funkcionalnost:
1. Brezkompromisna moč in podatki: Tuljave z nizkim AR (AR=1,2) kažejo izjemno stabilnost, saj omejujejo frekvenčni zdrs v LC oscilatorjih na samo 0,3 % pri 50 % obremenitvi – kar znatno presega običajne zasnove. To zagotavlja dosledno učinkovitost WPT (>85 % na razdalji 3 cm) in robustne NFC signale (nihanje <2 dB), kar je ključnega pomena za medicinske vsadke in vedno povezane nosljive naprave.
2. Zaznavanje kliničnega razreda: Tuljave z visokim AR (AR=10,5) služijo kot natančni senzorji z minimalno navzkrižno občutljivostjo na temperaturo (25–45 °C) ali tlak. Integrirani nizi omogočajo sledenje kompleksne biomehanike v realnem času, vključno s kinematiko prstov, silo prijema (ločljivost 0,1 N) in zgodnjim odkrivanjem patoloških tremorjev (npr. Parkinsonova bolezen pri 4–7 Hz).
Sistemska integracija in vpliv:
Te programabilne tuljave rešujejo zgodovinsko težavo z ravnovesjem med stabilnostjo in občutljivostjo v raztegljivi elektroniki. Njihova sinergija z miniaturiziranimi moduli za brezžično polnjenje po standardu Qi in napredno zaščito vezij (npr. ponastavljive varovalke, integrirana vezja eFuse) optimizira učinkovitost (> 75 %) in varnost v polnilnikih za nosljive naprave z omejenim prostorom. Ta ogrodje, ki ga poganja AR, zagotavlja univerzalno metodologijo načrtovanja za vgradnjo robustnih induktivnih sistemov v elastične podlage.
Pot naprej:
V kombinaciji z novimi tehnologijami, kot so intrinzično raztegljivi triboelektrični nanogeneratorji, te tuljave pospešujejo razvoj samonapajanih nosljivih naprav medicinske kakovosti. Takšne platforme obljubljajo neprekinjeno, visokokakovostno fiziološko spremljanje skupaj z neomajno brezžično komunikacijo – s čimer se odpravi odvisnost od togih komponent. Časovni okviri za uvedbo naprednih pametnih tekstilij, vmesnikov AR/VR in sistemov za obvladovanje kroničnih bolezni se znatno skrajšajo.
»To delo preusmeri nosljivo elektroniko od kompromisa k sinergiji,« je izjavil vodilni raziskovalec. »Zdaj hkrati dosegamo zaznavanje laboratorijske kakovosti in zanesljivost vojaške kakovosti na platformah, ki se resnično prilagajajo koži.«
Čas objave: 26. junij 2025