Çin’deki Fudan Üniversitesi araştırmacıları, insan saçı kalınlığında liflerin içine tam işlevli elektronik devreler yerleştirmeyi başardı. Nature dergisinde yayımlanan çalışmada geliştirilen bu esnek fiber çipler, akıllı tekstillerin yalnızca veri toplayan yapılar olmaktan çıkıp bilgisayar gibi çalışabilmesini sağladı.
Geliştirilen lifler yaklaşık bir saç teli kadar ince olmasına rağmen, her santimetrede yaklaşık 100 bin transistör barındırıyor. Transistörler, elektriği açıp kapayan ve bilgiyi işleyen temel elektronik parçalar olarak tanımlanıyor. Bilgisayarların, telefonların ve tüm dijital cihazların çalışmasını sağlayan en küçük yapı taşları bu parçalardan oluşuyor.
Lifin içine yerleştirilen transistörler sayesinde fiber çip, dışarıdan gelen elektrik sinyallerini algılayabiliyor, bu sinyalleri işleyebiliyor ve basit hesaplama işlemleri yapabiliyor. Araştırmacılar, bu seviyedeki transistör yoğunluğunun günümüzde kullanılan klasik işlemcilerdeki standartlara denk olduğunu belirtiyor.
Çip kumaşa eklenmedi, kumaş çip haline getirildi
Çalışmada geleneksel yöntemlerden farklı bir yol izlendi. Araştırmacılar, sert ve düz çipleri kumaşa sonradan eklemek yerine, elektronik devreleri esnek bir tabaka üzerine kurdu. Bu tabaka daha sonra lif haline getirildi.
Devreler, lifin içine katman katman sarılıyor. Böylece yalnızca lifin yüzeyi değil, iç hacmi de kullanılıyor. Bu yöntem sayesinde çok sayıda elektronik parça tek bir ipliğin içine sığdırılabiliyor. Ortaya çıkan bu yapı fiber entegre devre olarak adlandırılıyor.
Büküldü, gerildi, yıkandı, ezildi ama çalıştı
Fiber çipler yalnızca ince değil, aynı zamanda günlük kullanıma uygun olacak şekilde dayanıklı üretildi. Yapılan testlerde lifler 10 binden fazla kez büküldü, yüzde 30 oranında gerildi ve defalarca yıkandı. Ayrıca liflerin 15,6 tonluk bir kamyonun altında ezilmesine rağmen elektronik devrelerin çalışmaya devam ettiği gösterildi.
Araştırmacılar, bu dayanıklılığın lifin içindeki katmanlı yapının baskıyı ve gerilmeyi dağıtabilmesinden kaynaklandığını belirtiyor.
İnsan vücudunda neyi ölçebiliyor?
Bu fiber çipler insan vücudu üzerinde kullanıldığında sıcaklık, basınç, dokunma ve hareket gibi fiziksel verileri ölçebiliyor. Ayrıca vücuttaki zayıf elektriksel sinyalleri de algılayabiliyor.
Çalışmada liflerin, beyin ve kaslardan gelen elektrik sinyallerini algılayıp işleyebildiği gösterildi. Bu sayede sinyaller dışarıya gönderilmeden, lifin kendi içinde işlenebiliyor.
Fiber çipler; algılama, sinyal işleme, enerji depolama ve ışık verme gibi işlevleri tek başına yerine getirebiliyor. Böylece akıllı giysilerde harici, sert ve büyük çiplere veya kablolara ihtiyaç azalıyor.
Araştırmacılar, bu teknolojinin gelecekte sağlık takibi yapan giysiler, vücutla uyumlu elektronik sistemler ve giyilebilir cihazlar için temel bir yapı sunabileceğini ifade ediyor.
Kaynak: Nature