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ナノスケール材料：伸縮性デバイスのプラグアンドプレイ式組み立て用の汎用的インターフェース
Nature 614, 7948 doi: 10.1038/s41586-022-05579-z
伸縮性ハイブリッドデバイスによって、埋め込み型や皮膚貼付型の高忠実度生理信号モニタリングが可能になっている。こうしたデバイスには一般的に、ヒトやソフトロボットの機械的要求に合った軟質モジュール、Si系の微細電子デバイスを収容した硬質モジュール、保護用封止モジュールが含まれる。そうしたシステムを機械的に適合させるには、モジュール間の相互接続部が、伸縮を制限して最終的に剥離破壊を起こし得る応力集中に耐える必要がある。今回我々は、軟質モジュール、硬質モジュール、封止モジュールを確実に接続してロバストな高伸縮性デバイスをプラグアンドプレイ式に形成できる、汎用的なインターフェースを報告する。このインターフェースは、相互貫入したポリマーと金属ナノ構造から構成され、ペーストを用いずに単に押し付けるだけでモジュールを接続する。このインターフェースの形成は、2相ネットワーク成長モデルで表される。このインターフェースによって接合された軟質–軟質モジュールは、600％の機械的伸縮率と180％の電気的伸縮率を実現した。軟質モジュールと硬質モジュールも上記インターフェースを用いて電気的に接続できる。このインターフェースを用いた軟質モジュール上での封止は接着性が強く、インターフェース靭性は0.24 N mm−1であった。概念実証として、我々はこのインターフェースを用いて、in vivo神経調節用と皮膚筋電図検査用に信号品質と機械的抵抗が高い伸縮性デバイスを組み立てた。我々は、こうしたプラグアンドプレイ式インターフェースが、皮膚貼付型や埋め込み型の伸縮性デバイスの開発を簡素化・加速すると予想する。
