Фундаментальны прарыў у распрацоўцы расцяжных індуктараў, зроблены даследчыкамі з Кітайскага ўніверсітэта навукі і тэхналогій, вырашае крытычную праблему ў разумных носных прыладах: падтрыманне стабільнай індуктыўнай прадукцыйнасці падчас руху. Апублікаваная ў часопісе Materials Today Physics, іх праца ўстанаўлівае суадносіны бакоў (AR) як вырашальны параметр для кіравання індуктыўнай рэакцыяй на механічнае напружанне.
Аптымізуючы значэнні AR, каманда распрацавала планарныя шпулькі, якія дасягаюць амаль поўнай інварыянтнасці дэфармацыі, дэманструючы змяненне індуктыўнасці менш за 1% пры падаўжэнні 50%. Такая стабільнасць забяспечвае надзейную бесправадную перадачу энергіі (WPT) і сувязь NFC у дынамічных прыладах, якія носяцца. Адначасова канфігурацыі з высокім AR (AR>10) функцыянуюць як ультраадчувальныя датчыкі дэфармацыі з дазволам 0,01%, што ідэальна падыходзіць для дакладнага фізіялагічнага маніторынгу.
Рэалізаваная функцыянальнасць двух рэжымаў:
1. Бескампрамісная магутнасць і перадача дадзеных: шпулькі з нізкім AR (AR=1,2) дэманструюць выключную стабільнасць, абмяжоўваючы зрух частаты ў LC-генератарах да ўсяго 0,3% пры 50% дэфармацыі, што значна пераўзыходзіць традыцыйныя канструкцыі. Гэта забяспечвае стабільную эфектыўнасць WPT (>85% на адлегласці 3 см) і надзейныя сігналы NFC (ваганні <2 дБ), што вельмі важна для медыцынскіх імплантатаў і пастаянна падключаных носных прылад.
2. Датчыкі клінічнага класа: шпулькі з высокім AR (AR=10,5) служаць дакладнымі датчыкамі з мінімальнай перакрыжаванай адчувальнасцю да тэмпературы (25-45°C) або ціску. Інтэграваныя масівы дазваляюць адсочваць складаную біямеханіку ў рэжыме рэальнага часу, у тым ліку кінематыку пальцаў, сілу счаплення (з дазволам 0,1 Н) і ранняе выяўленне паталагічнага тремора (напрыклад, хваробы Паркінсана пры 4-7 Гц).
Сістэмная інтэграцыя і ўплыў:
Гэтыя праграмуемыя індуктыўныя шпулькі вырашаюць праблему гістарычнага кампрамісу паміж стабільнасцю і адчувальнасцю ў расцяжной электроніцы. Іх сінэргія з мініяцюрнымі модулямі бесправадной зарадкі стандарту Qi і пашыранай абаронай ланцугоў (напрыклад, скідаемымі засцерагальнікамі, мікрасхемамі eFuse) аптымізуе эфектыўнасць (>75%) і бяспеку ў зарадных прыладах, якія носяцца, з абмежаванай прасторай. Гэтая платформа на базе дапоўненай рэальнасці забяспечвае універсальную методыку праектавання для ўбудавання надзейных індуктыўных сістэм у эластычныя падкладкі.
Шлях наперад:
У спалучэнні з новымі тэхналогіямі, такімі як трыбаэлектрычныя нанагенератары з унутранай расцяжнасцю, гэтыя шпулькі паскараюць распрацоўку аўтаномных носных прылад медыцынскага класа. Такія платформы абяцаюць бесперапынны, высакаякасны фізіялагічны маніторынг у спалучэнні з непахіснай бесправадной сувяззю, што ліквідуе залежнасць ад жорсткіх кампанентаў. Тэрміны разгортвання перадавых разумных тэкстыльных вырабаў, інтэрфейсаў AR/VR і сістэм кіравання хранічнымі захворваннямі істотна скарачаюцца.
«Гэтая праца пераводзіць носімую электроніку ад кампрамісу да сінергіі», — заявіў вядучы даследчык. «Цяпер мы адначасова дасягаем датчыкаў лабараторнага ўзроўню і надзейнасці ваеннага ўзроўню на сапраўды скураадпаведных платформах».
Час публікацыі: 26 чэрвеня 2025 г.