إحداث تحوّل في الأجهزة القابلة للارتداء: كيف ستغيّر أجهزة جمع الطاقة اللاسلكية التكنولوجيا الشخصية في 2025 وما بعدها. استكشف نمو السوق، والتقنيات الرائدة، ومستقبل الأجهزة ذات الطاقة الذاتية.

• الملخص التنفيذي: الاتجاهات الرئيسية ومحركات السوق في 2025
• حجم السوق وتوقعات النمو (2025–2030): معدل النمو السنوي المركب وتوقعات الإيرادات
• التقنيات الأساسية: RF، والبيزوإلكتريك، والحرارية، وجمع الطاقة الشمسية
• البيئة التنافسية: الشركات الرائدة والشراكات الاستراتيجية
• مجالات التطبيق: الرعاية الصحية، واللياقة البدنية، والإلكترونيات الاستهلاكية، والأجهزة الصناعية القابلة للارتداء
• البيئة التنظيمية والمعايير الصناعية (IEEE، IEC)
• التحديات: الكفاءة، والتقليص، والتكامل
• الابتكارات الحديثة ونشاط براءات الاختراع
• الاتجاهات في الاستثمار، والاستحواذ، وتمويل المشاريع
• التوقعات المستقبلية: الفرص، المخاطر، والتوصيات الاستراتيجية
• المصادر والمراجع

الملخص التنفيذي: الاتجاهات الرئيسية ومحركات السوق في 2025

من المتوقع أن يشهد قطاع أجهزة جمع الطاقة اللاسلكية القابلة للارتداء نموًا كبيرًا في 2025، مدفوعًا بالتقدم في علم المواد، والتقليص، وزيادة الطلب على الإلكترونيات ذات الطاقة الذاتية. مع دمج تقنية القابلية للارتداء بشكل متزايد في الحياة اليومية—مشملًا مراقبة الصحة، واللياقة البدنية، وسلامة الصناعات—يعد الاستقلالية الطاقية هو الفارق الحاسم. يشهد السوق تحولًا من الأجهزة القابلة للاستخدام powered by conventional battery إلى أجهزة قادرة على جمع مصادر طاقة محيطية مثل حرارة الجسم، والحركة، وإشارات التردد الراديوي (RF).

تسرع الشركات الرئيسية في الصناعة الابتكار في هذا المجال. ams OSRAM، الرائدة في حلول الاستشعار والفوتونيات، تعمل على تطوير مكونات ذات استهلاك طاقة منخفض للغاية ووحدات جمع الطاقة مصممة خصيصًا للأجهزة القابلة للارتداء. تركيزهم على دمج جمع الطاقة مع منصات استشعار متقدمة يمكّن من إطالة عمر الأجهزة ويقلل الحاجة إلى الشحن المتكرر. بالمثل، تتقدم شركة TDK Corporation في تطوير المواد البيزوإلكتريك والحرارية، التي تحول الطاقة الميكانيكية والحرارية من جسم الإنسان إلى طاقة كهربائية قابلة للاستخدام للأجهزة القابلة للارتداء. يتم اعتماد وحدات جمع الطاقة الصغيرة من TDK في الساعات الذكية وأجهزة تتبع اللياقة البدنية من الجيل المقبل.

تتمثل اتجاه آخر ملحوظ في دمج الإلكترونيات المرنة والقابلة للتمدد، مما يتيح لأجهزة جمع الطاقة أن تتوافق بسلاسة مع جسم الإنسان. قامت شركة Samsung Electronics بإظهار نماذج أولية من مولدات حرارية مرنة مدفونة في أقمشة ذكية، بهدف نشر تجاري في المستقبل القريب. في غضون ذلك، تتعاون شركة Renesas Electronics Corporation مع شركاء لتطوير شحن لاسلكي منخفض الطاقة ودارات تكامل لمدخلات الطاقة، تستهدف الأجهزة القابلة للارتداء الطبية وأجهزة مراقبة الصحة عن بعد.

تؤدي زيادة انتشار إنترنت الأشياء (IoT) وتعزيز شبكات الجيل الخامس (5G) إلى تحفيز الطلب على الأجهزة القابلة للارتداء ذات الطاقة المستدامة. يتم تصميم حلول جمع الطاقة بشكل متزايد لالتقاط الطاقة RF المحيطية من الإشارات اللاسلكية المتاحة، وهو مجال نجحت فيه STMicroelectronics من خلال وحدات جمع الطاقة RF. من المتوقع أن تدعم هذه التطورات نشر أجهزة قابلة للارتداء خالية من الصيانة، دائمًا قيد التشغيل في تطبيقات الرعاية الصحية والرياضة وسلامة الصناعة.

عند النظر إلى المستقبل، من المتوقع أن يدفع التضافر بين المواد المتقدمة، والإلكترونيات الصغيرة، والاتصال اللاسلكي اعتماد سريع لأجهزة جمع الطاقة اللاسلكية القابلة للارتداء حتى عام 2025 وما بعدها. مع استمرار الشركات الرائدة في الاستثمار في البحث والتطوير والشراكات الاستراتيجية، من المتوقع أن يوفر القطاع أجهزة قابلة للارتداء أكثر قوة وراحة واستقلالية عن الطاقة، تلبي الاحتياجات المتطورة للمستهلكين والشركات على حد سواء.

حجم السوق وتوقعات النمو (2025–2030): معدل النمو السنوي المركب وتوقعات الإيرادات

من المتوقع أن يكون سوق أجهزة جمع الطاقة اللاسلكية القابلة للارتداء في حالة توسع كبيرة بين 2025 و2030، مدفوعًا بانتشار الإلكترونيات القابلة للارتداء، والتقدم في تقنيات المستشعرات ذات الاستهلاك المنخفض للطاقة، وزيادة الطلب على الحلول المستدامة الخالية من البطاريات. اعتبارًا من عام 2025، يتميز القطاع بتنوع كبير من طرائق جمع الطاقة—بما في ذلك الحرارية، والبيزوإلكتريك، وجمع الطاقة من التردد الراديوي (RF)—المدمجة في الساعات الذكية، وأجهزة تتبع اللياقة البدنية، والأجهزة القابلة للارتداء الطبية، والأقمشة الذكية الناشئة.

الشركات الرائدة في الصناعة مثل ams-OSRAM AG وAnalog Devices, Inc. تطور بنشاط دارات تكامل جمع الطاقة منخفضة الاستهلاك والمخصصة للتطبيقات القابلة للارتداء. تركز ams-OSRAM AG على حلول إدارة مستشعرات الطاقة الصغيرة، بينما تقدم Analog Devices, Inc. دارات PMIC (دوائر إلكترونية لإدارة الطاقة) التي تتيح تحويلًا فعالًا وتخزينًا للطاقة المحيطية. في هذا السياق، تتوسع شركة Renesas Electronics Corporation وSTMicroelectronics كلاهما في محافظهما لتشمل حلول جمع الطاقة المتوافقة مع تقنية Bluetooth Low Energy (BLE) وغيرها من البروتوكولات اللاسلكية، مما يدعم دمج هذه التقنيات بشكل أكبر في الأجهزة القابلة للارتداء من الجيل التالي.

من المتوقع أن يتجاوز معدل النمو السنوي المركب للسوق 20% من 2025 إلى 2030، مع توقع وصول الإيرادات العالمية إلى ما بين 1.5 مليار و2 مليار دولار بنهاية فترة التوقعات. يستند هذا النمو الكبير إلى زيادة الاعتماد في أجهزة مراقبة الرعاية الصحية، حيث تشغيل مستدام وخالي من الصيانة أمر بالغ الأهمية، بالإضافة إلى الإلكترونيات الاستهلاكية والأجهزة القابلة للارتداء الصناعية. من المتوقع أن تكون منطقة آسيا والمحيط الهادئ، التي تقودها مراكز التصنيع في الصين واليابان وكوريا الجنوبية، هي السوق الأسرع نموًا، بدعم من الاستثمارات القوية في الإلكترونيات المرنة وتصنيع الأقمشة الذكية.

تشمل المحركات الرئيسية تقليص مكونات جمع الطاقة، وتحسين كفاءة التحويل، ودمج المواد المرنة والملائمة حيويًا. الشركات مثل Energous Corporation تبتكر في نقل الطاقة اللاسلكية المعتمدة على التردد الراديوي للأجهزة القابلة للارتداء، بينما تستثمر كل من ams-OSRAM AG وSTMicroelectronics في منصات جمع الطاقة الهجينة التي تجمع بين مصادر الطاقة المتعددة لزيادة موثوقية الحلول.

عند النظر نحو الأمام، تظل توقعات السوق إيجابية للغاية، مع توقع تحقيق تقدم مستمر في البحث والتطوير مما يفضي إلى مزيد من الابتكارات في الكفاءة وشكل الأجهزة. من المرجح أن تسرع الشراكات الاستراتيجية بين الشركات المصنعة للرقائق، والمصنعين للأجهزة القابلة للارتداء، وشركات الأقمشة من تحقيق النتائج التجارية وتوسيع نطاق التطبيقات، مما يضمن استمرار نمو السوق بمعدل مزدوج الرقم حتى عام 2030.

التقنيات الأساسية: RF، والبيزوإلكتريك، والحرارية، وجمع الطاقة الشمسية

تتقدم أجهزة جمع الطاقة اللاسلكية القابلة للارتداء بسرعة، مستفيدة من أربع تقنيات أساسية: جمع الطاقة من التردد الراديوي (RF)، والبيزوإلكتريك، والحرارية، وتحويل الطاقة الشمسية. تمكّن هذه التقنيات من الجيل القادم من الأجهزة القابلة للارتداء ذات الطاقة الذاتية، مما يقلل الاعتماد على البطاريات ويفتح آفاق جديدة لمراقبة الصحة المستمرة، وتتبع اللياقة البدنية، والأقمشة الذكية.

جمع الطاقة من RF: يمكّن جمع الطاقة من RF من التقاط الموجات الكهرومغناطيسية المحيطة من مصادر مثل أجهزة توجيه Wi-Fi، وأبراج الخلايا، وأنتينات البث. في 2025، الشركات مثل Powercast Corporation تقوم بتسويق محولات RF-to-DC ووحدات يمكن دمجها في الأجهزة القابلة للارتداء، مما يمكّن الأجهزة منخفضة الطاقة من العمل دون حاجة لشحن البطاريات بشكل مباشر. كما تقوم Sequans Communications بتطوير وحدات شريحة مُحسَّنة للأجهزة منخفضة الطاقة من نوع IoT والأجهزة القابلة للارتداء، مما يدعم جمع الطاقة من مصادر RF. تظل كفاءة جمع الطاقة من RF محدودة بسبب انخفاض كثافة الطاقة من الإشارات المحيطة، لكن من المتوقع أن يعزز التحسين المستمر في تصميم rectenna وإدارة الطاقة من التطبيقات العملية في السنوات القليلة المقبلة.

جمع الطاقة البيزوإلكتريك: تولد المواد البيزوإلكتريك الكهرباء من الضغط الميكانيكي، مثل حركة الجسم أو الاهتزازات. الشركات مثل Murata Manufacturing Co., Ltd. وTDK Corporation هي الموردين الرائدين للمكونات البيزوإلكتريك، بما في ذلك عناصر بيزوإلكتريك الرقيقة والمرنة المناسبة للدمج في الأجهزة القابلة للارتداء. في 2025، يتم تضمين هذه المواد في النعال الذكية، والأساور، والملابس لت powering sensors وtransmitters. إن التوقعات لجمع الطاقة البيزوإلكتريك قوية، مع بحث مستمر يركز على تعزيز مرونة المواد وطاقة الإنتاج، مما يجعلها أكثر قابلية للتطبيق لت powering الأجهزة منخفضة الطاقة.

جمع الطاقة الحرارية: تولّد المولدات الحرارية (TEGs) الطاقة الكهربائية من فرق درجات الحرارة بين الجسم والبيئة. ams OSRAM وLaird Thermal Systems تعملان على تطوير وحدات TEG المدمجة للأجهزة القابلة للارتداء، تستهدف تطبيقات مثل اللصقات الطبية وأجهزة تتبع اللياقة البدنية. في 2025، يحسن التقدم في علم المواد من كفاءة وراحة TEGات القابلة للارتداء، مع تصميمات مرنة ومتوافقة مع الجلد تدخل الإنتاج التجريبي. من المتوقع أن نشهد اعتمادًا أوسع في السنوات القليلة المقبلة مع معالجة تحديات التكامل وزيادة إنتاج الطاقة.

جمع الطاقة الشمسية: يتم دمج خلايا شمسية (PV) مرنة وخفيفة الوزن في الأقمشة والإكسسوارات القابلة للارتداء. Heliatek GmbH وKonica Minolta, Inc. في مقدمة تطوير خلايا شمسية عضوية ورقيقة، مما يوفر وحدات يمكن لصقها على الأقمشة أو الأسطح المنحنية. في 2025، يتم استخدام جمع الطاقة الشمسية لتكملة مصادر الطاقة الأخرى في الأجهزة القابلة للارتداء، خاصة في التطبيقات الخارجية والرياضية. التوقعات إيجابية، مع توقع تحسن مستمر في الكفاءة ومرونة التحمل لزيادة الاعتماد في السنوات المقبلة.

بشكل جماعي، تتقارب هذه التقنيات الأساسية لتمكين الأجهزة القابلة للارتداء لتكون أكثر استقلالية، وخالية من الصيانة. مع استمرار التكامل والتقليص، من المحتمل أن نشهد في السنوات القليلة القادمة انتشارًا كبيرًا في المنتجات التجارية التي تجمع بين طرق جمع الطاقة المتعددة لتوفير طاقة موثوقة ومستدامة.

البيئة التنافسية: الشركات الرائدة والشراكات الاستراتيجية

تتسم البيئة التنافسية لأجهزة جمع الطاقة اللاسلكية القابلة للارتداء في 2025 بمزيج ديناميكي من عمالقة الإلكترونيات الراسخة، والشركات الناشئة المبتكرة، والتعاون عبر الصناعات. مع زيادة الطلب على الأجهزة القابلة للارتداء ذات الطاقة الذاتية—مدفوعًا بتطبيقات مراقبة الصحة، واللياقة البدنية، وإنترنت الأشياء—تتسابق الشركات لتسويق حلول جمع الطاقة المدمجة بكفاءة والتي يمكن إدماجها بسلاسة في الأقمشة والأجهزة الاستهلاكية.

من بين الرواد العالميين، تواصل شركة سوني استثمار الأموال في مواد حرارية وبيزوإلكتريك مرنة للأجهزة القابلة للارتداء، مستفيدة من خبرتها في التقليص والإلكترونيات الاستهلاكية. تركز جهود البحث والتطوير في سوني على دمج وحدات جمع الطاقة في الساعات الذكية وأجهزة تتبع اللياقة البدنية، بهدف تحقيق عمر بطارية أطول وتقليل تكرار الشحن. بالمثل، تحقق شركة Samsung Electronics تقدمًا في أعمالها المتعلقة بمولدات الطاقة الناجمة عن الحركة وخلايا شمسية مرنة، مع إظهار ملفات براءات الاختراع الأخيرة وتظاهرات النماذج الأولية للاهتمام القوي بالتوزيع التجاري في السنوات القليلة المقبلة.

في مجال المواد والمكونات، تعد Murata Manufacturing Co., Ltd. موردًا رئيسيًا للمكونات البيزوإلكتريك والحرارية، تتعاون مع مصنعي الأجهزة القابلة للارتداء لتطوير وحدات جمع الطاقة المخصصة. من المتوقع أن تسرع الشراكات بين Murata وشركات تصنيع الأقمشة والعلامات التجارية للإلكترونيات من دمج جمع الطاقة في الملابس الذكية والأجهزة القابلة للارتداء الطبية.

تلعب الشركات الناشئة أيضًا دورًا محوريًا. إن EnerBee، وهي شركة فرنسية، متخصصة في أجهزة جمع الطاقة الدقيقة التي تحول الحركة إلى كهرباء، مستهدفة كل من الأجهزة الاستهلاكية والصناعية. تشير شراكاتها الأخيرة مع العلامات التجارية الأوروبية للأزياء الرياضية إلى اتجاه نحو دمج جمع الطاقة مباشرة في الملابس. في غضون ذلك، تقوم Amphenol، وهي شركة رائدة في مجال حلول الاستشعار والتوصيل، بتوسيع محفظتها لتشمل وحدات جمع الطاقة المرنة، غالبًا من خلال عمليات الاستحواذ الاستراتيجية والمشاريع المشتركة.

تشكل الشراكات الاستراتيجية المسار المستقبلي للقطاع. على سبيل المثال، تعمل Texas Instruments مع مصنعي الأجهزة القابلة للارتداء الرائدين لتحسين دوائر IC لإدارة الطاقة لاستخدامات جمع الطاقة، لضمان تحويل الطاقة وتخزينها بكفاءة. من المتوقع أن تشتد التعاونات بين شركات الإلكترونيات وشركات الأقمشة، مع مشاريع بحث وتطوير مشتركة تهدف إلى تسويق الأقمشة القابلة للغسل، والمتينة، وعالية الإنتاجية بحلول عام 2026.

عند النظر نحو الأمام، من المتوقع أن نشهد المزيد من التحولات في البيئة التنافسية، حيث ستقوم شركات الإلكترونيات الكبيرة والشركات المصنعة للمواد بالاستحواذ على الشركات الناشئة المبتكرة لتسريع تطوير المنتجات. من المتوقع أن تجلب السنوات القليلة المقبلة موجة من الإطلاقات التجارية، حيث تستفيد الشركات من الشراكات لمعالجة التحديات الفنية وتوسيع نطاق الإنتاج. مع تطور المعايير التنظيمية للأجهزة القابلة للارتداء، ستركز قادة الصناعة أيضاً على الامتثال والتوافق، مما يشكل أيضًا اتجاه السوق.

مجالات التطبيق: الرعاية الصحية، واللياقة البدنية، والإلكترونيات الاستهلاكية، والأجهزة الصناعية القابلة للارتداء

تقوم أجهزة جمع الطاقة اللاسلكية القابلة للارتداء بتحويل مجالات التطبيق بسرعة مثل الرعاية الصحية، واللياقة البدنية، والإلكترونيات الاستهلاكية، والأجهزة الصناعية القابلة للارتداء. اعتبارًا من 2025، يمكّن تضافر الإلكترونيات الصغيرة، والمواد المتقدمة، وتقنيات نقل الطاقة اللاسلكية من إنشاء فئات جديدة من الأجهزة ذات الطاقة الذاتية أو الذاتية الطاقة، مما يقلل الاعتماد على البطاريات التقليدية ويفتح آفاق استخدام جديدة.

في الرعاية الصحية، يتم دمج الأجهزة القابلة لجمع الطاقة في أنظمة مراقبة الصحة المستمرة، مثل اللصقات الذكية، والمستشعرات الحيوية، والأجهزة القابلة للزراعة. تستفيد هذه الأجهزة من حرارة الجسم، والحركة، أو الطاقة المحيطية من التردد الراديوي (RF) لتشغيل المستشعرات التي تتعقب العلامات الحيوية، ومستويات الجلوكوز، أو النشاط القلبي. تستكشف شركات مثل Abbott Laboratories وMedtronic جمع الطاقة للأجهزة الطبية من الجيل القادم، بهدف إطالة عمر الأجهزة وتقليل الحاجة إلى استبدال البطاريات الغازية. تعتبر المواد الحرارية والبيزوإلكتريك واعدة بشكل خاص لتزويد أجهزة المستشعرات الطبية منخفضة الطاقة بالطاقة، مع بحث مستمر ونشر تجريبي في بيئات سريرية.

في قطاع اللياقة البدنية، يتم دمج جمع الطاقة في الساعات الذكية، وأساور اللياقة البدنية، والملابس الذكية. تطور الشركات الرائدة لعناصر الإلكترونيات الاستهلاكية مثل Sony Group Corporation وSamsung Electronics أجهزة قابلة للارتداء تلتقط الطاقة الحركية من الحركة أو تجمع الطاقة الشمسية عبر خلايا شمسية مرنة. من المتوقع أن يمكّن الابتكارات الجديدة من تحقيق أوقات عمل أطول للجهاز وميزات جديدة، مثل تتبع صحي دائم وتعليقات فورية، دون الحاجة إلى الشحن المتكرر.

تستفيد الإلكترونيات الاستهلاكية أيضًا من جمع الطاقة اللاسلكية، حيث تستثمر شركات مثل Apple Inc. وXiaomi Corporation في البحث عن جمع الطاقة من RF المحيطية وأنظمة الشحن اللاسلكية. من المتوقع أن تتسارع دمج وحدات جمع الطاقة في سماعات الأذن، والخواتم الذكية، وسماعات AR/VR في السنوات القليلة المقبلة، مدفوعةً بمطالب المستهلكين للأجهزة دون صيانة.

في الأجهزة الصناعية القابلة للارتداء، يُستخدم جمع الطاقة لتشغيل أجهزة مراقبة السلامة، وتتبع الأصول، والمستشعرات البيئية للعمال في التصنيع، واللوجستيات، والبيئات الخطرة. شركات مثل Honeywell International Inc. وSiemens AG تقوم بتجريب الأجهزة القابلة للارتداء ذات الطاقة الذاتية التي تستفيد من الاهتزاز، والفروق الحرارية، أو الطاقة RF لضمان التشغيل المستمر في المواقع النائية أو الصعبة الوصول إليها. من المتوقع أن تحسن هذه الحلول سلامة العمال، وتقلل من تكاليف الصيانة، وتمكّن من جمع البيانات في الوقت الحقيقي لأغراض التحليلات التنبؤية.

عند النظر نحو المستقبل، من المتوقع أن نشهد مزيدًا من التكامل لتقنيات جمع الطاقة في المنتجات القابلة للارتداء السائدة، بدعم من التقدم في علم المواد، وتصميم الدوائر، ومعايير نقل الطاقة اللاسلكية. مع انخفاض متطلبات الطاقة للأجهزة وتحسين كفاءة الجمع، يُصبح تصور الأجهزة حقًا ذات طاقة ذاتية، خالية من الصيانة في مجالات الرعاية الصحية، واللياقة البدنية، والاستخدامات الاستهلاكية والصناعية أكثر قابلية للتحقيق.

البيئة التنظيمية والمعايير الصناعية (IEEE، IEC)

تتطور البيئة التنظيمية والمعايير الصناعية لأجهزة جمع الطاقة اللاسلكية القابلة للارتداء بسرعة مع نضوج القطاع وتسارع التبني. في 2025، يتركز الاهتمام على ضمان سلامة الأجهزة، والتوافق الكهرومغناطيسي، والتشغيل البيني، بالإضافة إلى معالجة التحديات الفريدة التي يطرحها دمج تقنيات جمع الطاقة في الأجهزة القابلة للارتداء.

تلعب IEEE (معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات) دورًا مركزيًا في توحيد أنظمة نقل الطاقة اللاسلكية (WPT) وأنظمة جمع الطاقة. لا يزال معايير IEEE 802.15.6، التي تم تطويرها في الأصل لشبكات الجسم اللاسلكية (WBANs) ذات الصلة، على صلة، حيث توفر إرشادات للتواصل اللاسلكي منخفض الطاقة وقصير المدى في وحول جسم الإنسان. بالتوازي، تقوم مجموعة العمل IEEE P2668 بتطوير المعايير لتقييم حلول إنترنت الأشياء (IoT)، بما في ذلك تلك المتوافقة مع قدرة جمع الطاقة، لضمان الأداء والتشغيل البيني.

اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) نشطة أيضًا في هذا المجال، وخاصة من خلال لجنتها الفنية 21 (الخلايا الثانوية والبطاريات) واللجنة الفنية 100 (نظم ومعدات الصوت، والفيديو، والوسائط المتعددة). تتناول سلسلة IEC 62827 نقل الطاقة اللاسلكية لمعدات الصوت والفيديو والوسائط المتعددة، ويتم الرجوع إليها لتطبيقات القابل للارتداء. بالإضافة إلى ذلك، تقدم IEC 62311 طرق تقييم لتعرض الإنسان للحقول الكهرومغناطيسية الناتجة عن الأجهزة اللاسلكية، وهي اعت Consideration مهم لأجهزة القابلة للارتداء التي تجمع وتؤدي الطاقة بالقرب من الجسم.

تدفع التحالفات الصناعية مثل Wireless Power Consortium (WPC) وAirFuel Alliance معايير التشغيل البيني والسلامة لشحن الطاقة اللاسلكية ونقلها. يتم تعديل معيار Qi الخاص بـ WPC، الذي تم اعتماده على نطاق واسع لشحن الحث، ليكون مناسبًا لأشكال مرنة وصغيرة الحجم تناسب الأجهزة القابلة للارتداء. في الوقت نفسه، يقوم تحالف AirFuel بتعزيز معايير النقل اللاسلكي المعتمدة على الرنين والتردد الراديوي، والتي أصبحت ذات صلة بشكل متزايد للأجهزة القابلة للارتداء التي تجمع الطاقة والتي تتطلب حرية مكانية وكفاءة أكبر.

بالنظر إلى المستقبل، من المتوقع أن تقوم الهيئات التنظيمية في الأسواق الرئيسية—بما في ذلك لجنة الاتصالات الفيدرالية الأمريكية (FCC) ونظام علامة CE في الاتحاد الأوروبي—بتحديث الإرشادات لمعالجة انتشار الأجهزة القابلة للارتداء التي تجمع الطاقة. يشمل ذلك متطلبات أكثر صرامة للانبعاثات الكهرومغناطيسية، ووضع علامات على الأجهزة، وسلامة المستخدم. من المتوقع أن تتسارع تقارب المعايير من IEEE وIEC والتحالفات الصناعية، مما يعزز التوحد العالمي ويدعم نشر أجهزة جمع الطاقة اللاسلكية القابلة للارتداء بسلامة وموثوقية في مجالات الرعاية الصحية واللياقة البدنية والإلكترونيات الاستهلاكية في السنوات القليلة المقبلة.

التحديات: الكفاءة، والتقليص، والتكامل

تعتبر أجهزة جمع الطاقة اللاسلكية القابلة للارتداء في طليعة الجيل القادم من الإلكترونيات الشخصية، ولكن تواجه تبنيها على نطاق واسع في 2025 وما بعدها تحديات كبيرة تتعلق بالكفاءة، والتقليص، والتكامل السلس. هذه العقبات هي محور تطوير الأجهزة القابلة للارتداء التي تلبي حاجة المستهلكين وتستخدم الطاقة بشكل موثوق في أكثر المجالات أهمية، مثل حساسات التتبع، والمشاهدات، ووحدات الاتصال، دون الشحن المتكرر أو الأشكال الكبيرة.

الكفاءة تبقى مصدر قلق أساسي. الطاقة المتاحة من المصادر المحيطية—مثل حرارة الجسم، والحركة، أو إشارات التردد الراديوي (RF)—محدودة من حيث الطبيعية. الشركات الرائدة مثل TDK Corporation وVishay Intertechnology تعمل بنشاط على تطوير مواد بيزوإلكتريك وحرارية متطورة لتحسين معدلات تحويل الطاقة. ومع ذلك، حتى الأجهزة الرائدة عادةً ما تحقق فقط كفاءات بنسبة رقم واحد عند تحويل الطاقة الميكانيكية أو الحرارية إلى طاقة كهربائية قابلة للاستخدام. هذا يحد من مدى التطبيقات إلى الإلكترونيات شديدة الضآلة، مثل اللصقات الصحية أو أجهزة تتبع اللياقة البدنية، ما لم يتم تحقيق مزيد من الاختراقات.

التقليص هو تحدٍ آخر حاسم. يجب أن تكون الأجهزة القابلة للارتداء خفيفة الوزن، ومرنة، ومريحة للاستخدام المستمر. تواجه شركات مثل ams OSRAM وSTMicroelectronics حدود التصنيع المصغر، حيث تقوم بدمج أجهزة جمع الطاقة مع الدوائر الصغيرة ووحدات الاتصال اللاسلكية في شريحة واحدة أو مادة مرنة. على الرغم من هذه التقدمات، فإن تقليص حجم وحدات جمع الطاقة يؤدي غالبًا إلى تقليل إنتاج الطاقة، مما يخلق توازنًا بين شكل الجهاز وفعاليته. إن دمج المواد النانوية وتقنيات الفيلم الرقيق يعد بضًا، لكن إنتاجها بكميات كبيرة لا يزال تحديًا تقنيًا واقتصاديًا.

التكامل مع المنصات القابلة للارتداء الحالية معقدة بنفس القدر. يجب أن تتواجد أجهزة جمع الطاقة مع البطاريات، والمستشعرات، والدورات الاتصال دون أن تتسبب في أي تداخل كهرومغناطيسي أو تعريض موثوقية دستگاه. Analog Devices وNXP Semiconductors تطوران دارات IC لإدارة الطاقة (PMICs) صممت خصيصًا لجمع الطاقة، مما يمكّن من تخزين الطاقة وتوزيعها بكفاءة أكبر. ومع ذلك، فإن ضمان التوافق مع الهياكل القابلة للارتداء المتنوعة والحفاظ على قدرة الاتصال اللاسلكي موثوقة—خصوصًا مع زيادة شبكات الجيل الخامس ومعايير الاتصال اللاسلكي المستقبلية—يتطلب ابتكارًا مستمرًا في تصميم الدوائر والتكامل النظامي.

عند النظر إلى المستقبل، من المتوقع أن يحقق القطاع تحسنًا تدريجيًا في علم المواد، وتقليل الدوائر، والتكامل على مستوى النظام بحلول 2025 وما بعدها. ستكون الجهود المشتركة بين موردي المواد، وشركات أشباه الموصلات، وعلامات الأجهزة القابلة للارتداء حاسمة لتجاوز هذه التحديات وإطلاق العنان لإمكانات أجهزة جمع الطاقة اللاسلكية القابلة للارتداء بالكامل.

الابتكارات الحديثة ونشاط براءات الاختراع

شهد مجال أجهزة جمع الطاقة اللاسلكية القابلة للارتداء ابتكارات كبيرة ونشاط في براءات الاختراع في عام 2024 وحتى عام 2025، مدفوعةً بالطلب على الأجهزة ذات الطاقة الذاتية في مراقبة الصحة، واللياقة البدنية، وتطبيقات IoT. تركز الابتكارات الحديثة على دمج المواد المرنة، وجمع الطاقة متعددة الأنماط، والتطور في دوائر إدارة الطاقة لتمكين التشغيل المستمر للأجهزة دون الحاجة إلى الشحن المتكرر.

تعتبر واحدة من الاتجاهات الملحوظة هي تسويق المولدات الحرارية والبيزوإلكتريك المرنة التي يمكن دمجها بسلاسة في الأقمشة أو مباشرةً على الجلد. قامت شركات مثل Kyocera Corporation بتطوير أفلام بيزوإلكتريك مرنة قادرة على تحويل حركة الجسم إلى طاقة كهربائية، مستهدفةً التطبيقات في الملابس الذكية والرصد الطبي. بالمثل، تقدمت شركة Panasonic Corporation في دمج خلايا شمسية رقيقة في الأجهزة القابلة للارتداء، مما يتيح جمع الطاقة من الإضاءة المحيطية، سواء في الداخل أو في الخارج.

في عام 2024، قدمت Samsung Electronics العديد من براءات الاختراع المتعلقة بأنظمة جمع الطاقة الهجينة للأجهزة القابلة للارتداء، تجمع بين الآليات الكهروضغطية (triboelectric)، والحرارية، والضوء الشمسي للوصول إلى أقصى حد ممكن من جمع الطاقة من البيئة وجسم المستخدم. تم تصميم هذه الابتكارات لتوفير الطاقة للمستشعرات ووحدات الاتصال اللاسلكية في الساعات الذكية وأجهزة تتبع اللياقة البدنية.

شهدت مجال براءات الاختراع أيضًا نشاطًا من القادة في علوم المواد. ركزت 3M على البوليمرات الموصلة المتقدمة والمواد النانوية التي تعزز الكفاءة والمرونة لطبقات جمع الطاقة، بينما طورت LG Electronics أجهزة جمع الطاقة القابلة للصق على الجلد للأجهزة القابلة للارتداء الطبية، كما يتضح من الملفات التي تقدمت بها مؤخرًا في الولايات المتحدة وكوريا الجنوبية.

تشير المنظمات الصناعية مثل IEEE إلى ارتفاع ملحوظ في المعايير الفنية والورقات التقنية المنشورة حول نقل الطاقة اللاسلكية وجمعها للأجهزة القابلة للارتداء، مما يعكس نضوج القطاع بسرعة. يتركز الاهتمام بشكل متزايد على التشغيل البيني، والسلامة، وتقليل الحجم، مع عدة مشاريع تعاونية قيد التنفيذ لتوحيد واجهات الطاقة اللاسلكية للأجهزة الملتصقة بالجسم.

عند النظر إلى 2025 وما بعدها، فإن التوقعات تشير إلى استمرار نمو طلبات براءات الاختراع والإطلاقات التجارية، خاصةً مع تسابق الشركات لمواجهة تحدي استقلال الطاقة في الأجهزة القابلة للارتداء. من المتوقع أن تؤدي تقارب الإلكترونيات المرنة، والمواد المتقدمة، وجمع الطاقة متعددة المصادر إلى إنشاء فئات جديدة من الأجهزة وتوسيع سوق الأجهزة المحمولة التي تتمتع بطاقة ذاتية.

الاتجاهات في الاستثمار، والاستحواذ، وتمويل المشاريع

يشهد قطاع أجهزة جمع الطاقة اللاسلكية القابلة للارتداء زيادة ملحوظة في الاستثمار، وعمليات الاستحواذ، وأنشطة التمويل اعتبارًا من عام 2025، مدفوعة بتقارب Internet of Things (IoT)، ومراقبة الصحة، وضرورات الاستدامة. تستند زخم السوق إلى الطلب المتزايد على الأجهزة القابلة للارتداء ذات الطاقة الذاتية، والتي تقلل الاعتماد على البطاريات وتمكّن التشغيل المستمر في تطبيقات الصحة، واللياقة البدنية، والصناعة.

في السنوات الأخيرة، زادت العديد من الشركات الإلكترونية الراسخة وشركات أشباه الموصلات استثماراتها الاستراتيجية في تقنيات جمع الطاقة. قامت شركة TDK Corporation، الرائدة عالميًا في مكونات الإلكترونيات، بتوسيع محفظتها لتشمل وحدات جمع الطاقة البيزوإلكتريك والحرارية المصممة خصيصًا للأجهزة القابلة للارتداء. تشير استثمارات TDK المستمرة في مجال البحث والتطوير والشراكات مع الشركات المصنعة للأجهزة القابلة للارتداء إلى التزام بتسريع الإنتاج ودمج هذه الوحدات في المنتجات التجارية.

وبالمثل، كانت STMicroelectronics نشطةً في تطوير دارات إدارة الطاقة ذات الاستهلاك المنخفض وحلول جمع الطاقة، تستهدف أسواق الأجهزة القابلة للارتداء وإنترنت الأشياء. أسفرت شراكات الشركة الحديثة مع الشركات الناشئة والمؤسسات الأكاديمية عن مشاريع تجريبية وإطلاق نماذج أولية، مما جعلها تجذب اهتمام رأس المال المغامر والتمويل الحكومي، خصوصًا في أوروبا وآسيا.

في جانب الشركات الناشئة، تمكنت شركات مثل ENE-COM (اليابان) وams OSRAM (النمسا/ألمانيا) من تأمين جولات تمويل بقيمة عدة ملايين من الدولارات لتسريع تسويق المواد المرنة والخفيفة لجمع الطاقة والوحدات المدمجة. غالبًا ما تقود هذه الاستثمارات صناديق المخاطر التابعة للعدد من الشركات المصنعة الكبرى، بالإضافة إلى صناديق التكنولوجيا النظيفة المتخصصة.

تتزايد أيضًا أنشطة الاستحواذ. تقوم الشركات التكنولوجية الكبيرة بالاستحواذ على الشركات الصغيرة التي تمتلك ملكيات فكرية خاصة بجمع الطاقة لتعزيز أنظمتها للأجهزة القابلة للاستخدام wearable. على سبيل المثال، أفادت التقارير أن Sony Group Corporation قد استحوذت على حصص أقلية في العديد من الشركات الناشئة في المراحل المبكرة التي تركز على الطاقة الناتجة عن الحركة والطاقة RF، بهدف دمج هذه التقنيات في الساعات الذكية وأجهزة تتبع اللياقة البدنية من الجيل القادم.

عند النظر إلى المستقبل، من المتوقع أن يحقق القطاع المزيد من النمو في التمويل حتى عام 2025 وما بعده، حيث تدفع الضغوط التنظيمية تجاه الإلكترونيات المستدامة وظهور الأجهزة القابلة للاستخدام الطبية لتحقيق مزيد من الابتكار. يتوقع محللو الصناعة أن تظل الشراكات بين الموردين للمكونات، ومنتجي الأجهزة، ومؤسسات البحث هي السمة الرئيسية في مشهد الاستثمار، مع التركيز على تسريع الإنتاج وتحقيق اعتمادية تكاليفية فعّالة.

التوقعات المستقبلية: الفرص، المخاطر، والتوصيات الاستراتيجية

تشكل التوقعات المستقبلية لأجهزة جمع الطاقة اللاسلكية القابلة للارتداء في 2025 وما يليها تأثيرًا قويًا من التقدم التكنولوجي السريع، ومتطلبات السوق المتطورة، وزيادة التركيز على الاستدامة. مع تسارع اعتماد الأجهزة القابلة للاحتواء، تصبح الحاجة إلى أجهزة ذات طاقة ذاتية أو مستقلة بشكل متزايد ضرورة ملحة، خصوصًا في التطبيقات المتعلقة بمراقبة الصحة، واللياقة البدنية، وسلامة الصناعة.

تظهر الفرص الرئيسية من دمج المواد المتقدمة ووحدات جمع الطاقة الصغيرة. الشركات مثل TDK Corporation وMurata Manufacturing Co., Ltd. تطور بنشاط مكونات بيزوإلكتريك وحرارية مخصصة للأجهزة القابلة للارتداء، مما يمكّن الأجهزة من تحويل حرارة الجسم، والحركة، أو الضوء المحيط إلى طاقة كهربائية قابلة للاستخدام. من المتوقع أن تشمل هذه الابتكارات إطالة عمر الأجهزة، وتقليل الاعتماد على البطاريات التقليدية، ودعم تطوير ملابس أنحف، وأخف، وأكثر مرونة.

يعد نقل الطاقة اللاسلكية مجالًا آخر تقدم كبير. Energous Corporation وPowermات Technologies Ltd. تعدّ رائدي التكنولوجيا في قسم الشحن اللاسلكي المعتمد على الترددات الراديوية (RF) وطرق الشحن بالحث الرنيني، على التوالي، مما يسمح للأجهزة القابلة للاستخدام أن تشحن نفسها دون تلامس مباشر. في عام 2025، من المتوقع نشر تجاري لهذه التقنيات في الساعات الذكية، وأجهزة تتبع اللياقة البدنية، واللصقات الطبية، حيث توجد برامج تجريبية بالفعل في التعاون مع علامات الإلكترونيات الاستهلاكية الكبرى.

على الرغم من هذه الفرص، لا تزال هناك عدة مخاطر وتحديات قائمة. تبقى كفاءة جمع الطاقة عائقًا تقنيًا، خاصةً في البيئات ذات الإضاءة أو الحركة المنخفضة. هناك أيضًا مخاوف بشأن التدخل الكهرومغناطيسي، وسلامة الأجهزة، والامتثال للمعايير الدولية. تعمل الهيئات التنظيمية والتحالفات الصناعية، مثل Bluetooth Special Interest Group وWireless Power Consortium بنشاط على وضع إرشادات ومعايير التشغيل البيني لمعالجة هذه القضايا.

توصيات استراتيجية للمساهمين تشمل الاستثمار في البحث والتطوير لدمج أنظمة جمع الطاقة الهجينة التي تجمع بين مصادر متعددة (مثل الطاقة الشمسية، والحركية، والطاقة RF) لتعظيم الاعتمادية. ستكون التعاون بين شركات تصنيع المكونات، والمنتجين للأجهزة، ومنظمات المعايير ضرورية لتسريع التسويق وضمان سلامة المستخدم. بالإضافة إلى ذلك، يجب على الشركات إعطاء الأولوية للمواد البيئية ومبادئ التصميم الدائري لتتماشى مع الأهداف العالمية للاستدامة واتجاهات التنظيم.

بشكل عام، تشير التوقعات إلى أن السنوات القليلة المقبلة ستشهد نموًا كبيرًا وابتكارًا في جمع الطاقة اللاسلكية القابلة للارتداء، مع إمكانية إحداث تغيير في تجربة المستخدم وتمكين جيل جديد من التقنيات القابلة للارتداء ذات الطاقة الذاتية.

المصادر والمراجع

• ams OSRAM
• STMicroelectronics
• Analog Devices, Inc.
• Energous Corporation
• Powercast Corporation
• Sequans Communications
• Murata Manufacturing Co., Ltd.
• Laird Thermal Systems
• Heliatek GmbH
• Medtronic
• Apple Inc.
• Honeywell International Inc.
• Siemens AG
• IEEE
• Wireless Power Consortium
• AirFuel Alliance
• Vishay Intertechnology
• NXP Semiconductors
• Kyocera Corporation
• LG Electronics
• ENE-COM
• Powermat Technologies Ltd.
• Bluetooth Special Interest Group