Una svolta fondamentale nella progettazione di induttori estensibili da parte dei ricercatori dell'Università di Scienza e Tecnologia della Cina affronta un ostacolo critico nei dispositivi indossabili intelligenti: il mantenimento di prestazioni induttive costanti durante il movimento. Pubblicato su Materials Today Physics, il loro lavoro stabilisce il rapporto di aspetto (AR) come parametro decisivo per il controllo della risposta induttiva alla sollecitazione meccanica.
Ottimizzando i valori di AR, il team ha progettato bobine planari che raggiungono una quasi totale invarianza di deformazione, dimostrando una variazione di induttanza inferiore all'1% con un allungamento del 50%. Questa stabilità consente un trasferimento di potenza wireless (WPT) affidabile e una comunicazione NFC in applicazioni indossabili dinamiche. Allo stesso tempo, le configurazioni ad alto AR (AR>10) funzionano come sensori di deformazione ultrasensibili con una risoluzione dello 0,01%, ideali per il monitoraggio fisiologico di precisione.
Funzionalità Dual-Mode realizzata:
1. Potenza e dati senza compromessi: le bobine a basso AR (AR=1,2) mostrano una stabilità eccezionale, limitando la deriva di frequenza negli oscillatori LC a solo lo 0,3% con una deformazione del 50%, superando significativamente i design convenzionali. Ciò garantisce un'efficienza WPT costante (>85% a 3 cm di distanza) e segnali NFC robusti (fluttuazione <2 dB), fondamentali per impianti medicali e dispositivi indossabili sempre connessi.
2. Rilevamento di livello clinico: le bobine ad alto AR (AR=10,5) fungono da sensori di precisione con minima sensibilità incrociata alla temperatura (25-45 °C) o alla pressione. Gli array integrati consentono il monitoraggio in tempo reale di biomeccaniche complesse, tra cui la cinematica delle dita, la forza di presa (risoluzione di 0,1 N) e la rilevazione precoce di tremori patologici (ad esempio, morbo di Parkinson a 4-7 Hz).
Integrazione e impatto del sistema:
Questi induttori programmabili risolvono lo storico compromesso tra stabilità e sensibilità nell'elettronica estensibile. La loro sinergia con moduli di ricarica wireless miniaturizzati conformi allo standard Qi e con sistemi di protezione avanzata dei circuiti (ad esempio, fusibili ripristinabili, circuiti integrati eFuse) ottimizza l'efficienza (>75%) e la sicurezza nei caricabatterie indossabili con vincoli di spazio. Questo framework basato sulla realtà aumentata fornisce una metodologia di progettazione universale per l'integrazione di sistemi induttivi robusti in substrati elastici.
Percorso da seguire:
In combinazione con tecnologie emergenti come i nanogeneratori triboelettrici intrinsecamente estensibili, queste bobine accelerano lo sviluppo di dispositivi indossabili autoalimentati di livello medicale. Tali piattaforme promettono un monitoraggio fisiologico continuo e ad alta fedeltà, abbinato a una comunicazione wireless affidabile, eliminando la dipendenza da componenti rigidi. I tempi di implementazione per tessuti intelligenti avanzati, interfacce AR/VR e sistemi di gestione delle malattie croniche risultano notevolmente ridotti.
"Questo lavoro trasforma l'elettronica indossabile da un compromesso a una sinergia", ha affermato il ricercatore principale. "Ora otteniamo contemporaneamente sensori di livello da laboratorio e affidabilità di livello militare in piattaforme realmente conformi alla pelle".
Data di pubblicazione: 26-06-2025