Et fundamentalt gennembrud inden for design af strækbare induktorer foretaget af forskere ved University of Science and Technology of China adresserer en kritisk barriere inden for smart wearables: opretholdelse af ensartet induktiv ydeevne under bevægelse. Deres arbejde, der er udgivet i Materials Today Physics, etablerer aspektforhold (AR) som den afgørende parameter for at kontrollere induktiv respons på mekanisk belastning.
Ved at optimere AR-værdier konstruerede teamet plane spoler, der opnår næsten tøjningsinvarians og demonstrerer en induktansændring på mindre end 1% under 50% forlængelse. Denne stabilitet muliggør pålidelig trådløs strømoverførsel (WPT) og NFC-kommunikation i dynamiske, bærbare applikationer. Samtidig fungerer konfigurationer med høj AR (AR>10) som ultrafølsomme tøjningssensorer med en opløsning på 0,01%, hvilket er ideelt til præcis fysiologisk overvågning.
Dobbelttilstandsfunktionalitet realiseret:
1. Kompromisløs strøm og data: Lav-AR-spoler (AR=1,2) udviser exceptionel stabilitet og begrænser frekvensdrift i LC-oscillatorer til blot 0,3 % under 50 % belastning – hvilket overgår konventionelle designs betydeligt. Dette sikrer ensartet WPT-effektivitet (>85 % ved 3 cm afstand) og robuste NFC-signaler (<2 dB fluktuation), hvilket er afgørende for medicinske implantater og altid forbundne wearables.
2. Klinisk registrering: Høj-AR-spoler (AR=10,5) fungerer som præcisionssensorer med minimal krydsfølsomhed over for temperatur (25-45 °C) eller tryk. Integrerede arrays muliggør realtidssporing af kompleks biomekanik, herunder fingerkinematik, gribekraft (0,1 N opløsning) og tidlig detektion af patologiske tremor (f.eks. Parkinsons sygdom ved 4-7 Hz).
Systemintegration og -påvirkning:
Disse programmerbare induktorer løser det historiske kompromis mellem stabilitet og følsomhed i strækbar elektronik. Deres synergi med miniaturiserede Qi-standard trådløse opladningsmoduler og avanceret kredsløbsbeskyttelse (f.eks. nulstillelige sikringer, eFuse IC'er) optimerer effektiviteten (>75%) og sikkerheden i pladsbegrænsede bærbare opladere. Dette AR-drevne framework leverer en universel designmetode til indlejring af robuste induktive systemer i elastiske substrater.
Vejen fremad:
Kombineret med nye teknologier som iboende strækbare triboelektriske nanogeneratorer accelererer disse spoler udviklingen af selvdrevne, medicinske wearables. Sådanne platforme lover kontinuerlig, højkvalitets fysiologisk overvågning kombineret med urokkelig trådløs kommunikation – hvilket eliminerer afhængigheden af stive komponenter. Implementeringsfristerne for avancerede smarte tekstiler, AR/VR-grænseflader og systemer til håndtering af kroniske sygdomme forkortes væsentligt.
"Dette arbejde omdanner bærbar elektronik fra kompromis til synergi," udtalte hovedforskeren. "Vi opnår nu samtidig sensorer i laboratoriekvalitet og pålidelighed i militærkvalitet i virkelig hudvenlige platforme."
Opslagstidspunkt: 26. juni 2025