Một đột phá cơ bản trong thiết kế cuộn cảm co giãn của các nhà nghiên cứu tại Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc đã giải quyết một rào cản quan trọng trong thiết bị đeo thông minh: duy trì hiệu suất cảm ứng ổn định trong quá trình di chuyển. Được công bố trên tạp chí Materials Today Physics, công trình của họ xác định tỷ lệ khung hình (AR) là thông số quyết định để kiểm soát phản ứng cảm ứng với biến dạng cơ học.
Bằng cách tối ưu hóa các giá trị AR, nhóm nghiên cứu đã thiết kế các cuộn dây phẳng đạt được độ bất biến biến dạng gần như tuyệt đối, thể hiện sự thay đổi độ tự cảm dưới 1% khi kéo dài 50%. Độ ổn định này cho phép truyền năng lượng không dây (WPT) và giao tiếp NFC đáng tin cậy trong các ứng dụng đeo động. Đồng thời, các cấu hình AR cao (AR>10) hoạt động như các cảm biến biến dạng siêu nhạy với độ phân giải 0,01%, lý tưởng cho việc theo dõi sinh lý chính xác.
Chức năng chế độ kép được thực hiện:
1. Nguồn điện & Dữ liệu không bị ảnh hưởng: Cuộn dây có AR thấp (AR=1.2) thể hiện độ ổn định vượt trội, hạn chế độ lệch tần số trong bộ dao động LC chỉ còn 0,3% dưới biến dạng 50% – vượt trội hơn hẳn so với các thiết kế thông thường. Điều này đảm bảo hiệu suất WPT ổn định (>85% ở khoảng cách 3cm) và tín hiệu NFC mạnh mẽ (dao động <2dB), rất quan trọng đối với cấy ghép y tế và thiết bị đeo luôn kết nối.
2. Cảm biến cấp độ lâm sàng: Cuộn dây AR cao (AR = 10,5) hoạt động như cảm biến chính xác với độ nhạy chéo tối thiểu với nhiệt độ (25-45°C) hoặc áp suất. Mảng tích hợp cho phép theo dõi thời gian thực các cơ sinh học phức tạp, bao gồm động học ngón tay, lực cầm nắm (độ phân giải 0,1N) và phát hiện sớm các cơn run bệnh lý (ví dụ: bệnh Parkinson ở tần số 4-7Hz).
Tích hợp hệ thống và tác động:
Các cuộn cảm lập trình này giải quyết được bài toán cân bằng truyền thống giữa độ ổn định và độ nhạy trong các thiết bị điện tử co giãn. Sự kết hợp của chúng với các mô-đun sạc không dây chuẩn Qi thu nhỏ và khả năng bảo vệ mạch tiên tiến (ví dụ: cầu chì có thể phục hồi, IC eFuse) giúp tối ưu hóa hiệu suất (>75%) và độ an toàn trong các bộ sạc đeo được trong không gian hạn chế. Khung công tác dựa trên AR này cung cấp một phương pháp thiết kế phổ quát để nhúng các hệ thống cảm ứng mạnh mẽ vào các chất nền đàn hồi.
Con đường phía trước:
Kết hợp với các công nghệ mới nổi như máy phát điện nano triboelectric có khả năng co giãn nội tại, những cuộn dây này đẩy nhanh quá trình phát triển các thiết bị đeo tự cấp nguồn, đạt chuẩn y tế. Các nền tảng này hứa hẹn khả năng theo dõi sinh lý liên tục, độ chính xác cao cùng với giao tiếp không dây ổn định - loại bỏ sự phụ thuộc vào các linh kiện cứng nhắc. Thời gian triển khai cho các loại vải thông minh tiên tiến, giao diện AR/VR và hệ thống quản lý bệnh mãn tính được rút ngắn đáng kể.
Nghiên cứu này chuyển đổi thiết bị điện tử đeo được từ sự thỏa hiệp sang sự kết hợp hiệu quả”, nhà nghiên cứu chính cho biết. “Giờ đây, chúng tôi đồng thời đạt được cảm biến cấp phòng thí nghiệm và độ tin cậy cấp quân sự trên các nền tảng thực sự phù hợp với da.”
Thời gian đăng: 26-06-2025