Представете си риза, която се усеща като всяка друга, но може да ви предоставя информация в реално време за околния свят, да се затопля и охлажда автоматично или дори да проследява пътуванията ви, давайки данни за местния транспорт, ресторанти и атракции. Ами ако същата риза може да се използва за лечение на неврологични заболявания? Това вече е възможно, след като учени вградиха мощен компютър в… конец!
Изследователи от университета Фудан в Шанхай успяха да вградят сложни електронни схеми в най-малкото възможно пространство – гъвкаво влакно, по-тънко от човешки косъм. Те го наричат „фиброчип“. Създаването му е отнело повече от десетилетие разработка.
Така наречените интелигентни влакна не са нови – учените работят от известно време, за да вградят технология в текстила за дискретна свързаност. Но едно от препятствията е вкарването на сложна електроника в малки пространства, като например една-единствена нишка памук.
И тъй като компютърните чипове – независимо колко малки могат да бъдат направени – обикновено са плоски и негъвкави, те не могат да постигнат естественото усещане и поведение на какъвто и да е вид плат.
Тук учените се отдалечили от традиционната носима електроника на повърхностно ниво и вместо това изградили схеми в слоеста, спирална форма – а после тя е вградена вътре в самото ултратънко влакно. По този начин учените са успели да създадат своя „оптичен чип“, който съдържа 10 000 транзистора само в 1 мм влакно.
За контекст, това е приблизително същата възможност за обработка, която бихте намерили в обикновен пейсмейкър. Удължавайки тази малка лента от влакна до един метър, бихте могли да имате милиони транзистори, генериращи процесорната мощност на типичен настолен компютър. Така че можете да си представите на какво би била способна една риза от подоен плат!
Нещо повече: всяка нишка съдържа и резистори, кондензатори и диоди, образувайки цялостна хибридна система, способна да обработва както цифрови, така и аналогови сигнали.
„Нашият метод на производство е съвместим със съвременните инструменти, използвани в чип индустрията“, каза Чен Пейнинг, изследовател в Института за влакнести материали и устройства към университета Фудан. „Вече сме постигнали начин за масово производство на тези влакнести чипове“.
Влакната са не само гъвкави, но и тънки – около 50 микрометра (средният човешки косъм е с диаметър около 70 микрометра) – което ги прави не само чудесни за тъкане на дрехи, но и за медицински приложения.
Както екипът посочва в проучването, влакната са гъвкави като мозъчната тъкан, което открива възможността те да бъдат използвани като биосъвместими неврологични инструменти, особено в областта на интелигентните импланти.
„Човешкото тяло е изградено от мека тъкан, така че нововъзникващи области като бъдещите интерфейси мозък-компютър изискват меки, съвместими електронни системи“, каза пред китайската медия Синхуа Пен Хуейшен, който ръководи проучването.
Технологията на влакната – в чието разработване екипът е прекарал повече от десетилетие – може да се използва за лечение на симптоми на болестта на Паркинсон, епилепсия и инсулт или да се интегрира в инструменти и да се използва като прецизни сензори.
Вярно, че едно е да се произведе такъв прототип в лаборатория, а друго е да бъде приложима в реалния живот. Затова екипът е подложил влакното на тест, имитирайки реални условия на лечение и износване.
Влакната издържат на повече от 10 000 цикъла на огъване и абразия, разтягат се до 30%, лесно се усукват и оцеляват след 100 пранета. Те също така са преминали тестове за топлина (100°C) и компресия (до еквивалента на теглото на 15,6-тонен камион).
Сега екипът работи с болница в опит да адаптира влакнестия чип за употреба в сърдечно-съдовата хирургия.
