O descoperire fundamentală în proiectarea inductoarelor extensibile realizată de cercetătorii de la Universitatea de Știință și Tehnologie din China abordează o barieră critică în domeniul dispozitivelor inteligente purtabile: menținerea unei performanțe inductive constante în timpul mișcării. Publicată în Materials Today Physics, lucrarea lor stabilește raportul de aspect (AR) ca parametru decisiv pentru controlul răspunsului inductiv la deformarea mecanică.
Prin optimizarea valorilor AR, echipa a proiectat bobine planare care ating o invarianță aproape egală cu cea a deformației, demonstrând o modificare a inductanței de mai puțin de 1% sub o alungire de 50%. Această stabilitate permite un transfer wireless de energie (WPT) și o comunicare NFC fiabile în aplicații dinamice purtabile. Simultan, configurațiile cu AR ridicat (AR>10) funcționează ca senzori de deformație ultra-sensibili cu o rezoluție de 0,01%, ideali pentru monitorizarea fiziologică de precizie.
Funcționalitate dual-mode realizată:
1. Putere și date fără compromisuri: Bobinele cu AR redus (AR=1,2) prezintă o stabilitate excepțională, limitând deviația de frecvență în oscilatoarele LC la doar 0,3% sub o solicitare de 50% – depășind semnificativ performanțele modelelor convenționale. Acest lucru asigură o eficiență WPT constantă (>85% la o distanță de 3 cm) și semnale NFC robuste (fluctuație <2dB), esențiale pentru implanturile medicale și dispozitivele portabile conectate permanent.
2. Detectare de nivel clinic: Spirele cu AR ridicat (AR=10,5) servesc drept senzori de precizie cu sensibilitate încrucișată minimă la temperatură (25-45°C) sau presiune. Matricele integrate permit urmărirea în timp real a biomecanicii complexe, inclusiv cinematica degetelor, forța de prindere (rezoluție 0,1N) și detectarea precoce a tremorului patologic (de exemplu, boala Parkinson la 4-7Hz).
Integrare și impact al sistemului:
Aceste inductoare programabile rezolvă compromisul istoric dintre stabilitate și sensibilitate în electronica elastică. Sinergia lor cu modulele de încărcare wireless miniaturizate, conform standardului Qi, și protecția avansată a circuitelor (de exemplu, siguranțe resetabile, circuite integrate eFuse) optimizează eficiența (>75%) și siguranța încărcătoarelor portabile cu constrângeri de spațiu. Acest cadru bazat pe realitate augmentată (AR) oferă o metodologie universală de proiectare pentru încorporarea sistemelor inductive robuste în substraturi elastice.
Calea de urmat:
Combinate cu tehnologii emergente precum nanogeneratoarele triboelectrice intrinsec elastice, aceste bobine accelerează dezvoltarea dispozitivelor portabile autoalimentate, de grad medical. Astfel de platforme promit monitorizare fiziologică continuă, de înaltă fidelitate, cuplată cu o comunicare wireless constantă – eliminând dependența de componente rigide. Termenele de implementare pentru textile inteligente avansate, interfețe AR/VR și sisteme de gestionare a bolilor cronice sunt substanțial scurtate.
„Această lucrare transformă electronica purtabilă de la compromis la sinergie”, a declarat cercetătorul principal. „Acum obținem simultan senzori de nivel de laborator și fiabilitate de nivel militar în platforme cu adevărat conforme cu pielea.”
Data publicării: 26 iunie 2025