A “flexibilidade” dos dispositivos inteligentes sempre esteve presa a um gargalo fundamental: o chip, que é o “cérebro”, já é difícil há muito tempo. A equipe Peng Huisheng/Chen Peining da Universidade Fudan construiu com sucesso um circuito integrado em grande escala dentro de fibras de polímero elástico e desenvolveu um novo "chip de fibra", que fornece uma maneira nova e eficaz de resolver o problema de "flexibilidade". O resultado foi publicado na revista internacional "Nature" no dia 22 de janeiro.
A imagem mostra os “chips de fibra” em rolos. Foto cortesia da Universidade Fudan
A fabricação tradicional de chips envolve principalmente a construção de circuitos integrados de alta densidade em wafers de silício planos e estáveis. A ideia da equipe da Fudan é “reconstruir a forma” – eles propõem uma “arquitetura espiral de múltiplas camadas”. "Isso é como incorporar um desenho plano cheio de circuitos de precisão em uma linha fina em espiral." Wang Zhen, o primeiro autor do artigo e estudante de doutorado, comparou-o assim. Este design aproveita ao máximo o espaço dentro da fibra e consegue integração de alta densidade dentro de um tamanho unidimensional restrito.
Diagrama esquemático e imagem física do aplicativo de realidade virtual "chip de fibra". Foto cortesia da Universidade Fudan
No entanto, fabricar circuitos de alta precisão em fibras macias e deformáveis é tão difícil quanto construir um prédio alto em “lama macia”. Para tanto, a equipe desenvolveu uma rota de preparação efetivamente compatível com os processos atuais de fotolitografia. Eles primeiro usaram a tecnologia de gravação a plasma para "polir" a superfície do polímero elástico até uma rugosidade inferior a 1 nanômetro, atendendo efetivamente aos requisitos de fotolitografia comercial. Posteriormente, uma densa camada de filme de parileno é depositada na superfície do polímero elástico para fornecer uma camada de “armadura flexível” para o circuito. Esta película protetora pode não apenas resistir efetivamente à erosão do substrato elástico pelos solventes polares usados na fotolitografia, mas também amortecer a tensão na camada do circuito, garantindo que a estrutura e o desempenho da camada do circuito permaneçam estáveis após repetidas dobras, alongamentos e deformação do chip de fibra.
Os métodos de preparação relevantes são efetivamente compatíveis com o atual processo maduro de fabricação de chips, estabelecendo uma base sólida para sua transição do laboratório para a preparação e aplicação em larga escala.
Espera-se que esta conquista forneça um novo caminho para a integração de sistemas eletrônicos de fibra e realize a transformação da "incorporação" para a "tecelagem" e ajude a transformação e o desenvolvimento de campos emergentes, como interfaces cérebro-computador, tecidos eletrônicos e realidade virtual.