Этот самый необычный чип толщиной с волос изменит носимую электронику

Представьте рубашку, которая на ощупь не отличается от обычной, но способна отслеживать показатели здоровья в режиме реального времени, автоматически регулировать температуру или даже предоставлять информацию о местных достопримечательностях во время путешествий. Более того, такое же волокно может использоваться для лечения неврологических заболеваний или управления роботизированной хирургией. Все это стало возможным благодаря разработке ученых из Шанхайского университета Фудань. Это точно самый необычный чип на сегодняшний день, который может изменить многое.

Вот такой необычный компьютер придумали китайские ученые. Изображение: NewAtlas

Процессор для носимой электроники

Исследователи создали сложные электронные схемы внутри гибкого волокна тоньше человеческого волоса. Эту разработку назвали «волоконным чипом», и на ее создание ушло более десяти лет работы. Хотя умные волокна для текстиля разрабатывались и раньше, ключевой проблемой оставалась интеграция сложной электроники в пространство отдельной нити. Традиционные компьютерные чипы плоские и негибкие, что делает их непригодными для использования в тканях.

Решение оказалось нестандартным: вместо поверхностного размещения электроники ученые создали многослойную спиральную схему внутри самого волокна. В результате на одном миллиметре волокна разместилось 10 000 транзисторов — электронных переключателей, управляющих потоком тока. Это сопоставимо с вычислительной мощностью обычного кардиостимулятора. При увеличении длины волокна до одного метра количество транзисторов достигает миллионов, что обеспечивает производительность настольного компьютера.

Не забывайте о нашем Дзен, где очень много всего интересного и познавательного!

Медицинское применение гибких чипов

Каждая нить содержит не только транзисторы, но и резисторы, конденсаторы и диоды, формируя полноценную замкнутую систему для обработки цифровых и аналоговых сигналов. Толщина волокон составляет около 50 микрометров, что тоньше человеческого волоса (70 микрометров). Такая гибкость открывает широкие возможности для медицинских применений.

По словам руководителя исследования Пэн Хуишэна, человеческое тело состоит из мягких тканей, поэтому перспективные направления вроде интерфейсов мозг-компьютер требуют мягких, податливых электронных систем. Волоконные чипы по гибкости сопоставимы с мозговой тканью, что делает их идеальными кандидатами для биосовместимых неврологических инструментов. Технология может применяться для лечения болезни Паркинсона, эпилепсии и инсульта, а также в качестве прецизионных датчиков в хирургических инструментах.

Одна такая нить может быть сопоставима по производительности со стационарным ПК. Изображение: NewAtlas

Исследователь Чэнь Пэйнин отмечает, что умные тактильные перчатки из волоконных чипов неотличимы от обычной ткани. Они способны ощущать и имитировать текстуру различных объектов, что позволит хирургам «чувствовать» плотность тканей во время дистанционных роботизированных операций.

Какой цитрусовый самый полезный? И это не лимон.

Массовое производство и практическое применение

Метод изготовления волоконных чипов полностью совместим с существующим оборудованием полупроводниковой промышленности, что обеспечивает возможность массового производства. Для проверки практичности технологии команда провела серию испытаний, имитирующих реальные условия использования. Волокна выдержали более 10 000 циклов изгиба и истирания, растяжение до 30%, легко скручивались и пережили 100 стирок. Они также прошли тесты на нагрев до 100°C и сжатие под весом, эквивалентным 15,6-тонному грузовику.

В настоящее время команда сотрудничает с больницей для адаптации волоконных чипов к использованию в сердечно-сосудистой хирургии. Ученые надеются, что в будущем электронные ткани на основе волоконных чипов будут обмениваться информацией так же эффективно, как современные телефоны и компьютеры. Технология открывает путь к созданию незаметной носимой электроники, способной полностью изменить, как повседневную жизнь, так и высокоточную медицину.

Присоединяйтесь к нам в Telegram!