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フレキシブルエレクトロニクス：ひずみ不変の伸縮性高周波エレクトロニクス
Nature 629, 8014 doi: 10.1038/s41586-024-07383-3
高周波（RF）エレクトロニクスによって可能になる遠隔通信やパワーハーベスティング機能をもたらすワイヤレスモジュールは、皮膚貼付型の伸縮性エレクトロニクスの極めて重要な構成要素である。しかし、伸縮性RF構成要素に関する最近の研究によって、比較的低い弾性ひずみ下であっても、アンテナ共振周波数のシフトなどの電気的特性の大きな変化が起こることが実証されている。そうした変化は、伸縮性システム、特に皮膚表面などの物理的に動的な環境において、ワイヤレス信号強度や電力伝送効率の大幅な低下に直接つながる。今回我々は、基板として「誘電弾性（dielectro-elastic）」材料を用いてさまざまな弾性ひずみ下で元のRF特性を完全に維持できる、ひずみ不変の伸縮性RFエレクトロニクスを提示する。誘電弾性材料は、貼付型RFエレクトロニクスに生じる周波数シフトを効果的に回避する、物理的に調整可能な誘電特性を有する。従来の伸縮性基板材料と比較すると、今回の材料の方が、高性能伸縮性RFエレクトロニクスに適した、より優れた電気的、機械的、熱的特性を有する。我々は、実験的研究と計算機研究に基づいて、カギとなるRF構成要素のひずみ不変挙動を可能にする基礎としての役割を果たす材料、作製、設計の戦略を説明する。さらに我々は、ひずみ不変伸縮性RFエレクトロニクスを用いた、ひずみ下でワイヤレス動作距離が最長30 mの一連の皮膚貼付型ワイヤレス健康管理モニターを提示する。
