Ķīnas Zinātnes un tehnoloģiju universitātes pētnieku fundamentāls sasniegums stiepjamu induktoru dizainā risina būtisku šķērsli viedajās valkājamajās ierīcēs: nemainīgas induktīvās veiktspējas saglabāšanu kustības laikā. Publicēts žurnālā Materials Today Physics, viņu darbs nosaka malu attiecību (AR) kā izšķirošo parametru induktīvās reakcijas uz mehānisko deformāciju kontrolei.
Optimizējot AR vērtības, komanda izstrādāja plaknes spoles, kas sasniedz gandrīz nemainīgu deformāciju, demonstrējot mazāk nekā 1% induktivitātes izmaiņas pie 50% pagarinājuma. Šī stabilitāte nodrošina uzticamu bezvadu jaudas pārnesi (WPT) un NFC saziņu dinamiskos valkājamos lietojumos. Vienlaikus konfigurācijas ar augstu AR (AR>10) darbojas kā īpaši jutīgi deformācijas sensori ar 0,01% izšķirtspēju, kas ir ideāli piemēroti precīzai fizioloģiskai uzraudzībai.
Divējāda režīma funkcionalitāte realizēta:
1. Nepārspējama jauda un dati: Spoles ar zemu AR (AR = 1,2) demonstrē izcilu stabilitāti, ierobežojot frekvences nobīdi LC oscilatoros līdz tikai 0,3 % pie 50 % slodzes, kas ievērojami pārspēj tradicionālās konstrukcijas. Tas nodrošina pastāvīgu WPT efektivitāti (>85 % 3 cm attālumā) un spēcīgus NFC signālus (<2 dB svārstības), kas ir kritiski svarīgi medicīniskajiem implantiem un vienmēr savienotām valkājamām ierīcēm.
2. Klīniskās klases sensori: augstas AR spoles (AR = 10,5) kalpo kā precīzi sensori ar minimālu krustenisko jutību pret temperatūru (25–45 °C) vai spiedienu. Integrētie masīvi ļauj reāllaikā izsekot sarežģītai biomehānikai, tostarp pirkstu kinemātikai, satvēriena spēkam (0,1 N izšķirtspēja) un patoloģisku trīču agrīnai noteikšanai (piemēram, Parkinsona slimība 4–7 Hz frekvencē).
Sistēmas integrācija un ietekme:
Šie programmējamie induktori atrisina vēsturisko kompromisu starp stabilitāti un jutību elastīgajā elektronikā. To sinerģija ar miniaturizētiem Qi standarta bezvadu uzlādes moduļiem un uzlabotu ķēdes aizsardzību (piemēram, atiestatāmiem drošinātājiem, eFuse integrālajām shēmām) optimizē efektivitāti (>75%) un drošību ierobežotas telpas valkājamās uzlādes ierīcēs. Šī AR vadītā sistēma nodrošina universālu dizaina metodoloģiju izturīgu induktīvo sistēmu iestrādāšanai elastīgos substrātos.
Ceļš uz priekšu:
Apvienojumā ar jaunām tehnoloģijām, piemēram, iekšēji izstiepjamiem triboelektriskiem nanoģeneratoriem, šīs spoles paātrina pašdarbināmu, medicīniskas klases valkājamu ierīču izstrādi. Šādas platformas sola nepārtrauktu, augstas precizitātes fizioloģisko uzraudzību apvienojumā ar nelokāmu bezvadu saziņu, tādējādi novēršot atkarību no stingrām komponentēm. Uzlabotu viedo tekstilizstrādājumu, AR/VR saskarņu un hronisku slimību pārvaldības sistēmu ieviešanas termiņi ir ievērojami saīsināti.
"Šis darbs pāriet valkājamās elektronikas jomā no kompromisa uz sinerģiju," paziņoja vadošais pētnieks. "Tagad mēs vienlaikus sasniedzam laboratorijas līmeņa sensorus un militāra līmeņa uzticamību patiesi ādai atbilstošās platformās."
Publicēšanas laiks: 2025. gada 26. jūnijs