电子设备的未来在一定程度上取决于“物联网”——嵌入式电子设备、车辆和电器的网络，以实现连接和数据交换。伊利诺斯大学的工程师们正在帮助实现这一未来，他们将用于无线通信的集成电路中一个众所周知的大元件——变压器的尺寸最小化。
根据发表在《自然电子》杂志上的一篇详细介绍其设计和性能的论文，三维卷起来的射频变压器所占的空间比2-D的少10 - 100倍，当功率传输比增加时，其性能更好，制作过程更简单。
“变压器是任何电路板上最大、最重的元件之一，”首席研究员李秀玲(音)说电气与计算机工程．“当你拿起一个LED灯泡时，相对于它的尺寸来说，它感觉很重，部分原因是内部的变压器很笨重。这些变压器的尺寸可能成为未来无线通信和物联网(IoT)需要克服的关键障碍。”
变压器使用线圈将输入信号转换为特定的输出信号，用于微芯片等设备。以前的研究人员已经开发了一些射频变压器使用堆叠导电材料来解决空间问题，但这些性能潜力有限。Li说，这种有限的性能是由于当线圈的匝数比高时，线圈之间的磁耦合效率低，这意味着主线圈比次线圈长得多，反之亦然。这些堆叠的变压器需要使用特殊材料制造，而且难以制造，体积庞大且不可弯曲——这些都远非物联网设备的理想选择。
伊利诺斯大学教授李秀玲的团队开发的三个直径为50微米的轧制变压器的显微照片。图片由黄文提供
新的变压器设计采用了李的团队之前开发的轧制电感技术。“我们正在用二维处理技术制造三维结构，”李说。该团队将精心设计的金属线沉积在拉伸的二维薄膜上。一旦它们释放张力，二维薄膜就会自动卷成微小的管状，使主电线和次电线能够完美地缠绕在彼此之间，形成一个更小的区域，以实现最佳的磁感应和耦合。
嵌套的3d结构导致了线圈的高匝比，李说。电气和计算机工程教授和合著者说:“高匝比变压器可以用作阻抗变压器，以提高极低功率接收器的灵敏度，这有望成为物联网无线前端的关键使能器。Songbin龚
轧制变压器也可以接收和处理更高频率的信号比大型设备。
“未来无线通信将更快，使用更高频率的信号。目前的射频变压器根本无法满足未来小型化和高频操作的要求。”第一作者、博士后研究员黄文说。“更小的变压器匝数更多，可以更好地接收更快的高频无线信号，以及物联网应用的高级集成。”
新变压器有一个坚固的制造过程-稳定超出标准铸造温度，并与工业标准材料兼容。这项研究使用了金丝，但该团队已经成功地演示了使用工业标准铜制成的轧制装置。
“下一步将使用更薄、更导电的金属，如石墨烯，使这些设备变得更小、更灵活。这一进展可能会使这些设备被编织到高科技可穿戴设备的面料中。”
了下:快速原型
