一种可以像皮肤一样移动且同时保持电子设备信号强度的新材料可以推动开发具有持续、一致的无线和无电池功能的下一代可穿戴设备。

根据今天发表在《自然》杂志上的一项研究，莱斯大学和汉阳大学的一个国际研究小组通过将高介电陶瓷纳米粒子簇嵌入弹性聚合物中来开发这种材料。该材料经过逆向工程，不仅可以模仿皮肤弹性和运动类型，还可以调整其介电特性，以抵消运动对接口电子设备的破坏性影响，最大限度地减少能量损失并散热。

“我们的团队能够将模拟和实验结合起来，了解如何设计一种可以像皮肤一样无缝变形的材料，并在拉伸时改变其内部的电荷分布方式，从而稳定射频通信，”Raudel Avila 说，莱斯大学机械工程助理教授，也是该研究的主要作者。

“在某种程度上，我们正在仔细设计对机械事件的电气响应。”

阿维拉负责进行模拟，以帮助确定材料和设计的正确选择，他解释说，电子设备使用天线等射频 (RF) 元件来发送和接收电磁波。

“如果你曾经去过手机信号不好或 Wi-Fi 信号很差的地方，你可能就会明白信号弱的烦恼，”阿维拉说。“当我们试图传递信息时，我们会以特定的频率工作：两个天线以给定的频率相互通信。

“因此，我们需要确保频率不会改变，以便通信保持稳定。在设计为移动和灵活的系统中实现这一目标的挑战在于，这些射频组件形状的任何变化或转变都会导致频率偏移，从而导致频率偏移。意味着你会遇到信号中断。”

嵌入基底中的纳米粒子可以抵消这些干扰，其关键设计元素是其分布的有意模式。颗粒之间的距离及其簇的形状对于稳定射频组件的电性能和谐振频率起着至关重要的作用。

“聚类策略非常重要，仅通过实验观察来弄清楚如何实现它需要更长的时间，”阿维拉说。