중국 과학기술대학교 연구진이 신축성 인덕터 설계에서 획기적인 진전을 이루어냈습니다. 이는 스마트 웨어러블 기기의 핵심 과제인 운동 중 일관된 유도 성능 유지라는 문제를 해결합니다. Materials Today Physics에 게재된 이 연구는 종횡비(AR)를 기계적 변형에 대한 유도 반응을 제어하는 결정적인 매개변수로 제시합니다.
연구팀은 AR 값을 최적화하여 거의 변형률 불변성을 달성하는 평면 코일을 설계했으며, 50% 신장 시 인덕턴스 변화가 1% 미만임을 확인했습니다. 이러한 안정성은 동적 웨어러블 애플리케이션에서 안정적인 무선 전력 전송(WPT) 및 NFC 통신을 가능하게 합니다. 동시에, 높은 AR 구성(AR>10)은 0.01% 분해능의 초고감도 스트레인 센서로 기능하여 정밀 생리 모니터링에 이상적입니다.
듀얼 모드 기능 실현:
1. 탁월한 전력 및 데이터: 낮은 AR 코일(AR=1.2)은 탁월한 안정성을 자랑하며, LC 발진기의 주파수 편차를 50%의 응력 하에서 0.3%로 제한하여 기존 설계보다 훨씬 뛰어난 성능을 제공합니다. 이를 통해 일관된 WPT 효율(3cm 거리에서 85% 이상)과 견고한 NFC 신호(2dB 미만 변동)를 보장하며, 이는 의료용 임플란트 및 상시 연결 웨어러블 기기에 필수적입니다.
2. 임상 등급 센싱: 고반사율 코일(AR=10.5)은 온도(25~45°C) 또는 압력에 대한 교차 민감도를 최소화하는 정밀 센서 역할을 합니다. 통합 어레이는 손가락 운동학, 악력(0.1N 분해능) 및 병적 떨림(예: 4~7Hz에서 파킨슨병)을 포함한 복잡한 생체역학의 실시간 추적을 가능하게 합니다.
시스템 통합 및 영향:
이 프로그래밍 가능 인덕터는 신축성 전자 기기에서 안정성과 감도 간의 오랜 상충 관계를 해소합니다. 소형화된 Qi 표준 무선 충전 모듈 및 고급 회로 보호(예: 재설정 가능 퓨즈, eFuse IC)와의 시너지 효과를 통해 공간 제약이 있는 웨어러블 충전기의 효율(>75%)과 안전성을 최적화합니다. 이 AR 기반 프레임워크는 탄성 기판에 견고한 유도 시스템을 내장하기 위한 범용 설계 방법론을 제공합니다.
앞으로 나아갈 길:
이러한 코일은 본질적으로 신축성 있는 마찰 전기 나노발전기와 같은 신기술과 결합되어 자가 구동 의료용 웨어러블 기기 개발을 가속화합니다. 이러한 플랫폼은 견고한 부품에 대한 의존성을 없애는 안정적인 무선 통신과 더불어 지속적이고 충실한 생리적 모니터링을 보장합니다. 이를 통해 고급 스마트 섬유, AR/VR 인터페이스, 만성 질환 관리 시스템의 구축 기간이 크게 단축됩니다.
이 연구는 웨어러블 전자 장치를 타협에서 시너지 효과로 전환합니다."라고 수석 연구원은 말했습니다. "이제 진정한 피부 맞춤 플랫폼에서 실험실 수준의 감지 성능과 군사 수준의 신뢰성을 동시에 달성했습니다."
게시 시간: 2025년 6월 26일