Une avancée fondamentale dans la conception d'inducteurs extensibles, réalisée par des chercheurs de l'Université des sciences et technologies de Chine, permet de surmonter un obstacle majeur aux objets connectés : maintenir des performances inductives constantes pendant le mouvement. Publiés dans Materials Today Physics, leurs travaux établissent le rapport hauteur/largeur (AR) comme paramètre déterminant pour contrôler la réponse inductive aux contraintes mécaniques.
En optimisant les valeurs AR, l'équipe a conçu des bobines planaires offrant une quasi-invariance de contrainte, affichant une variation d'inductance inférieure à 1 % sous 50 % d'allongement. Cette stabilité permet un transfert d'énergie sans fil (WPT) et une communication NFC fiables dans les applications portables dynamiques. Parallèlement, les configurations à AR élevé (AR > 10) fonctionnent comme des capteurs de contrainte ultra-sensibles avec une résolution de 0,01 %, idéaux pour une surveillance physiologique de précision.
Fonctionnalité bimode réalisée :
1. Puissance et données sans compromis : Les bobines à faible AR (AR = 1,2) présentent une stabilité exceptionnelle, limitant la dérive de fréquence des oscillateurs LC à seulement 0,3 % sous 50 % de contrainte, surpassant ainsi largement les conceptions conventionnelles. Cela garantit une efficacité WPT constante (> 85 % à 3 cm de distance) et des signaux NFC robustes (fluctuation < 2 dB), essentiels pour les implants médicaux et les objets connectés connectés en permanence.
2. Détection de qualité clinique : Les bobines à AR élevé (AR = 10,5) servent de capteurs de précision avec une sensibilité croisée minimale à la température (25-45 °C) ou à la pression. Les réseaux intégrés permettent le suivi en temps réel de biomécaniques complexes, notamment la cinématique des doigts, la force de préhension (résolution de 0,1 N) et la détection précoce de tremblements pathologiques (par exemple, la maladie de Parkinson à 4-7 Hz).
Intégration et impact du système :
Ces inducteurs programmables résolvent le problème historique de stabilité et de sensibilité dans l'électronique extensible. Leur synergie avec les modules de charge sans fil miniaturisés conformes à la norme Qi et les protections de circuit avancées (fusibles réarmables, circuits intégrés eFuse, etc.) optimise l'efficacité (> 75 %) et la sécurité des chargeurs portables à espace restreint. Ce cadre, basé sur la réalité augmentée, offre une méthodologie de conception universelle pour l'intégration de systèmes inductifs robustes dans des substrats élastiques.
Chemin à suivre :
Associées à des technologies émergentes comme les nanogénérateurs triboélectriques intrinsèquement extensibles, ces bobines accélèrent le développement de dispositifs portables autonomes de qualité médicale. Ces plateformes promettent une surveillance physiologique continue et haute fidélité, associée à une communication sans fil ininterrompue, éliminant ainsi la dépendance aux composants rigides. Les délais de déploiement des textiles intelligents avancés, des interfaces AR/VR et des systèmes de gestion des maladies chroniques sont considérablement raccourcis.
« Ce travail transforme l'électronique portable du compromis à la synergie », a déclaré le chercheur principal. « Nous obtenons désormais simultanément une détection de qualité laboratoire et une fiabilité de niveau militaire sur des plateformes véritablement conformes à la peau. »
Date de publication : 26 juin 2025