Zespół naukowców z Fudan University opracował niezwykle cienki i elastyczny układ scalony w formie włókna, którego średnica jest mniejsza niż grubość przeciętnego ludzkiego włosa. Nowatorska konstrukcja, nazwana Fiber Integrated Circuit (FIC), łączy możliwości przetwarzania informacji typowe dla klasycznych układów komputerowych z wyjątkową odpornością mechaniczną. Według autorów rozwiązanie to można rozciągać, skręcać, a nawet wplatać w ubrania, co otwiera drogę do zupełnie nowych możliwości w ogólnie pojmowanej elektronice użytkowej i medycynie.
Elastyczna elektronika rozwija się od lat, a na rynku dostępne są już giętkie baterie, czujniki czy oczywiście wyświetlacze. Nie jest to więc żadna super-nowinka. Problem polega na tym, że większość współczesnych urządzeń określanych jako „elastyczne” nadal opiera się na klasycznych, krzemowych komponentach produkowanych na sztywnych „waflach”. To ogranicza zarówno komfort użytkowania, jak i zakres możliwych zastosowań. Badacze z Szanghaju przekonują, że ich FIC rozwiązuje ten problem, eliminując kluczowe bariery związane z mechaniczną sztywnością elektroniki, przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej gęstości integracji oraz zdolności do przetwarzania sygnałów cyfrowych i analogowych.
Co ciekawe, inspiracją dla nowej technologii wcale nie okazały się włosy ani żadne inne włókno, a… rolka sushi. Układy elektroniczne są tworzone warstwowo na elastycznych podłożach, a następnie ciasno zwijane w strukturę przypominającą spiralę. Taka „wielowarstwowa architektura spiralna” pozwala uzyskać niezwykle małą średnicę gotowego włókna, wynoszącą około 50 mikrometrów. Mimo mikroskopijnych rozmiarów, w jednym centymetrze takiego włókna może znaleźć się nawet 100 tysięcy tranzystorów, co przekłada się na około 10 milionów tranzystorów na metr długości.
Według publikacji naukowej, FIC osiąga poziom integracji wystarczający do realizacji zadań obliczeniowych porównywalnych z typowymi komercyjnymi układami arytmetycznymi, a także do zastosowań z zakresu obliczeń neuronowych o wysokiej dokładności rozpoznawania. Choć w komunikatach uczelni pojawiają się porównania do procesorów komputerów stacjonarnych, warto zaznaczyć, że liczba tranzystorów rzędu kilku milionów odpowiada raczej konstrukcjom z końca lat 90., takim jak Intel Pentium III czy AMD K6-2. Mimo to, jak na układ w formie elastycznego włókna, są to parametry bezprecedensowe.
Równie imponująco prezentują się wyniki testów wytrzymałościowych. Naukowcy deklarują, że opracowane włókna wytrzymują ponad 10 tysięcy cykli zginania i ścierania, rozciąganie do 30 procent długości, skręcanie pod kątem 180 stopni na centymetr, a nawet zgniatanie przez ciężarówkę o masie 15,6 tony. Tak wysoka odporność mechaniczna sprawia, że FIC może być realnie wykorzystywany w warunkach codziennego użytkowania.
Co istotne, badacze z Chin twierdzą, że opracowali już metodę umożliwiającą masową produkcję takich włókien. Wśród potencjalnych zastosowań wymienia się interfejsy mózg–komputer, gdzie niezwykła elastyczność i cienkość materiału mają znaczenie porównywalne z właściwościami tkanki nerwowej. Innym kierunkiem rozwoju są rękawice VR oraz inteligentne tekstylia, w których elektronika byłaby praktycznie nieodróżnialna od zwykłej tkaniny. Jeśli te zapowiedzi się potwierdzą, Fiber Integrated Circuit może stać się jednym z fundamentów kolejnej generacji elektroniki ubieralnej i interaktywnych materiałów.
Źródło: fudan university, tom’s hardware
Dodaj komentarz