Abstract We analyzed several model designs that have been subjected to incremental increase in the isotropically distributed strain for an elastomer component which is integrated into a four-actuator microelectromechanical system (MEMS) with a hybrid configuration in this study. Based on the fundamental configuration in which a cross-shaped polydimethylsiloxane (PDMS) structure was placed above the symmetrically designed MEMS with a limited 40.96% degree of isotropy (DOI), our analysis showed that retreating the location of the applied forces away from the center induced free-form PDMS deformation and increased the DOI by 36.48%. Continuous expansion of the DOI was realized by either connecting the geometrically dicontinuous PDMS (for an additional 7.20% improvement) or removing constraints from its right-angled shape (for an additional 7.52% improvement). Further analysis showed that an integrated configuration based on an eight-actuator MEMS exhibited a 100% DOI in the active area, which can be applied to support various electromagnetic modulations that require linear and isotropic strain operations as stretchable electronics. In addition to mechanical analyses, color filtering based on surface plasmon resonance was performed to evaluate potential improvements in terms of the positive relationship between the DOI and color purity. An example of further enhancement of the strain by increasing the forces applied to the MEMS is provided, which proves that a doubled linear and isotropic strain could be induced in the hybrid configuration compared to that generated by the existing configuration.

中文翻译：

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用于可拉伸电子器件中各向同性电磁调制的 MEMS-弹性体混合配置中的线性应变最大化

摘要 我们分析了几种模型设计，这些模型设计在本研究中集成到具有混合配置的四驱动器微机电系统 (MEMS) 中的弹性体组件的各向同性分布应变逐渐增加。基于将十字形聚二甲基硅氧烷 (PDMS) 结构放置在具有 40.96% 各向同性 (DOI) 有限的对称设计的 MEMS 上方的基本配置，我们的分析表明，将施加的力的位置从中心撤回诱导自由形式的 PDMS 变形并使 DOI 增加 36.48%。DOI 的连续扩展是通过连接几何上不连续的 PDMS（额外的 7.20% 改进）或从其直角形状中移除约束（额外的 7.20%）来实现的。52% 的改进）。进一步分析表明，基于八驱动器 MEMS 的集成配置在有源区域表现出 100% DOI，可用于支持需要线性和各向同性应变操作作为可拉伸电子设备的各种电磁调制。除了机械分析外，还进行了基于表面等离子体共振的颜色过滤，以评估 DOI 和颜色纯度之间的正相关关系的潜在改进。提供了通过增加施加到 MEMS 的力来进一步增强应变的示例，这证明与现有配置产生的应变相比，在混合配置中可以诱导成倍的线性和各向同性应变。进一步分析表明，基于八驱动器 MEMS 的集成配置在有源区域表现出 100% DOI，可用于支持需要线性和各向同性应变操作作为可拉伸电子设备的各种电磁调制。除了机械分析外，还进行了基于表面等离子体共振的颜色过滤，以评估 DOI 和颜色纯度之间的正相关关系的潜在改进。提供了通过增加施加到 MEMS 的力来进一步增强应变的示例，这证明与现有配置产生的应变相比，在混合配置中可以诱导成倍的线性和各向同性应变。进一步分析表明，基于八驱动器 MEMS 的集成配置在有源区域表现出 100% DOI，可用于支持需要线性和各向同性应变操作作为可拉伸电子设备的各种电磁调制。除了机械分析外，还进行了基于表面等离子体共振的颜色过滤，以评估 DOI 和颜色纯度之间的正相关关系的潜在改进。提供了通过增加施加到 MEMS 的力来进一步增强应变的示例，这证明与现有配置产生的应变相比，在混合配置中可以诱导成倍的线性和各向同性应变。它可用于支持需要线性和各向同性应变操作作为可拉伸电子设备的各种电磁调制。除了机械分析外，还进行了基于表面等离子体共振的颜色过滤，以评估 DOI 和颜色纯度之间的正相关关系的潜在改进。提供了通过增加施加到 MEMS 的力来进一步增强应变的示例，这证明与现有配置产生的应变相比，在混合配置中可以诱导成倍的线性和各向同性应变。它可用于支持需要线性和各向同性应变操作作为可拉伸电子设备的各种电磁调制。除了机械分析外，还进行了基于表面等离子体共振的颜色过滤，以评估 DOI 和颜色纯度之间的正相关关系的潜在改进。提供了通过增加施加到 MEMS 的力来进一步增强应变的示例，这证明与现有配置产生的应变相比，在混合配置中可以引起两倍的线性和各向同性应变。执行基于表面等离子体共振的颜色过滤，以评估在 DOI 和颜色纯度之间的正相关关系方面的潜在改进。提供了通过增加施加到 MEMS 的力来进一步增强应变的示例，这证明与现有配置产生的应变相比，在混合配置中可以诱导成倍的线性和各向同性应变。执行基于表面等离子体共振的颜色过滤，以评估在 DOI 和颜色纯度之间的正相关关系方面的潜在改进。提供了通过增加施加到 MEMS 的力来进一步增强应变的示例，这证明与现有配置产生的应变相比，在混合配置中可以诱导成倍的线性和各向同性应变。