Zásadní průlom v konstrukci roztažitelných induktorů, kterého se dočkali výzkumníci z Čínské univerzity vědy a techniky, řeší kritickou překážku v oblasti inteligentních nositelných zařízení: udržování konzistentního indukčního výkonu během pohybu. Jejich práce, publikovaná v časopise Materials Today Physics, stanoví poměr stran (AR) jako rozhodující parametr pro řízení indukční odezvy na mechanické namáhání.
Optimalizací hodnot AR tým navrhl planární cívky, které dosahují téměř invariantní deformace a vykazují změnu indukčnosti menší než 1 % při 50% prodloužení. Tato stabilita umožňuje spolehlivý bezdrátový přenos energie (WPT) a NFC komunikaci v dynamických nositelných aplikacích. Současně konfigurace s vysokým AR (AR>10) fungují jako ultracitlivé senzory napětí s rozlišením 0,01 %, což je ideální pro přesné fyziologické monitorování.
Realizovaná duální funkcionalita:
1. Nekompromisní výkon a data: Cívky s nízkým AR (AR=1,2) vykazují výjimečnou stabilitu a omezují frekvenční drift v LC oscilátorech na pouhých 0,3 % při 50% zatížení – což výrazně překonává konvenční konstrukce. To zajišťuje konzistentní účinnost WPT (>85 % ve vzdálenosti 3 cm) a robustní signály NFC (kolutání <2 dB), což je zásadní pro lékařské implantáty a nositelná zařízení s trvalým připojením.
2. Snímání klinické úrovně: Cívky s vysokým AR (AR=10,5) slouží jako přesné senzory s minimální křížovou citlivostí na teplotu (25–45 °C) nebo tlak. Integrovaná pole umožňují sledování komplexní biomechaniky v reálném čase, včetně kinematiky prstů, síly úchopu (rozlišení 0,1 N) a včasné detekce patologických třesů (např. Parkinsonova choroba při 4–7 Hz).
Systémová integrace a dopad:
Tyto programovatelné induktory řeší historický kompromis mezi stabilitou a citlivostí v roztažitelné elektronice. Jejich synergie s miniaturizovanými bezdrátovými nabíjecími moduly standardu Qi a pokročilou ochranou obvodů (např. resetovatelnými pojistkami, integrovanými obvody eFuse) optimalizuje účinnost (> 75 %) a bezpečnost v prostorově omezených nabíječkách nositelných zařízení. Tento rámec řízený rozšířenou realitou (AR) poskytuje univerzální metodologii návrhu pro zabudování robustních indukčních systémů do elastických substrátů.
Cesta vpřed:
V kombinaci s nově vznikajícími technologiemi, jako jsou vnitřně roztažitelné triboelektrické nanogenerátory, tyto cívky urychlují vývoj samonapájecích nositelných zařízení lékařské úrovně. Takové platformy slibují nepřetržité, vysoce přesné fyziologické monitorování spojené s neochvějnou bezdrátovou komunikací – čímž eliminují závislost na pevných součástkách. Časové lhůty pro nasazení pokročilých inteligentních textilií, rozhraní AR/VR a systémů pro zvládání chronických onemocnění se podstatně zkracují.
„Tato práce posouvá nositelnou elektroniku od kompromisu k synergii,“ uvedl hlavní výzkumník. „Nyní současně dosahujeme snímání na laboratorní úrovni a spolehlivosti na vojenské úrovni na platformách, které se skutečně přizpůsobí pokožce.“
Čas zveřejnění: 26. června 2025