حقق باحثون من جامعة العلوم والتكنولوجيا الصينية تقدمًا جوهريًا في تصميم المحاثات القابلة للتمدد، متغلبين على عائق أساسي في الأجهزة الذكية القابلة للارتداء: الحفاظ على أداء حثي ثابت أثناء الحركة. نُشر بحثهم في مجلة Materials Today Physics، ويُحدد نسبة العرض إلى الارتفاع (AR) كمعيار حاسم للتحكم في الاستجابة الحثية للإجهاد الميكانيكي.
من خلال تحسين قيم مقاومة الإجهاد، صمم الفريق ملفات مستوية تحقق ثباتًا قريبًا من ثبات الإجهاد، مما يُظهر تغيرًا في المحاثة أقل من 1% عند استطالة 50%. يُمكّن هذا الثبات من نقل الطاقة لاسلكيًا (WPT) واتصالات NFC موثوقة في التطبيقات الديناميكية القابلة للارتداء. في الوقت نفسه، تعمل تكوينات مقاومة الإجهاد العالية (AR>10) كمستشعرات إجهاد فائقة الحساسية بدقة 0.01%، وهي مثالية للرصد الفسيولوجي الدقيق.
تم تحقيق وظيفة الوضع المزدوج:
١. طاقة وبيانات لا مثيل لها: تتميز ملفات التردد المنخفض (AR=1.2) بثبات استثنائي، حيث يحدّ من انحراف التردد في مُذبذبات LC إلى 0.3% فقط تحت ضغط 50%، متفوقةً بذلك على التصاميم التقليدية بشكل ملحوظ. يضمن هذا كفاءة WPT ثابتة (>85% على مسافة 3 سم) وإشارات NFC قوية (تذبذب أقل من 2 ديسيبل)، وهو أمر بالغ الأهمية للغرسات الطبية والأجهزة القابلة للارتداء المتصلة دائمًا.
٢. استشعار عالي الجودة: تعمل ملفات عالية الحساسية (AR=10.5) كمستشعرات دقيقة ذات حساسية تقاطعية ضئيلة لدرجة الحرارة (٢٥-٤٥ درجة مئوية) أو الضغط. تتيح المصفوفات المتكاملة التتبع الفوري للميكانيكا الحيوية المعقدة، بما في ذلك حركية الأصابع، وقوة القبضة (دقة ٠.١ نيوتن)، والكشف المبكر عن الرعشات المرضية (مثل مرض باركنسون بتردد ٤-٧ هرتز).
تكامل النظام والتأثير:
تُحلّ هذه المحاثات القابلة للبرمجة التناقض التاريخي بين الاستقرار والحساسية في الإلكترونيات القابلة للتمدد. يُحسّن تآزرها مع وحدات الشحن اللاسلكي المُصغّرة بمعيار Qi وحماية الدوائر المتقدمة (مثل الصمامات القابلة لإعادة الضبط، ودوائر eFuse IC) الكفاءة (أكثر من 75%) والسلامة في أجهزة الشحن القابلة للارتداء محدودة المساحة. يوفر هذا الإطار المُدار بالواقع المعزز منهجية تصميم شاملة لدمج أنظمة حثية متينة في ركائز مرنة.
الطريق إلى الأمام:
بدمجها مع التقنيات الناشئة، مثل المولدات النانوية الكهربائية الاحتكاكية القابلة للتمدد ذاتيًا، تُسرّع هذه الملفات تطوير الأجهزة القابلة للارتداء ذاتية التشغيل والمناسبة للأغراض الطبية. تَعِد هذه المنصات بمراقبة فسيولوجية مستمرة وعالية الدقة، إلى جانب اتصال لاسلكي ثابت، مما يُلغي الاعتماد على المكونات الصلبة. كما تُختصر بشكل كبير الجداول الزمنية لنشر المنسوجات الذكية المتقدمة، وواجهات الواقع المعزز والافتراضي، وأنظمة إدارة الأمراض المزمنة.
"هذا العمل يُحوّل الإلكترونيات القابلة للارتداء من التنازل إلى التآزر"، صرّح الباحث الرئيسي. "نحقق الآن في الوقت نفسه استشعارًا بمستوى المختبر وموثوقية بمستوى عسكري في منصات متوافقة تمامًا مع الجلد."
وقت النشر: ٢٦ يونيو ٢٠٢٥