Trung Quốc chế tạo "chip sợi" mỏng như tóc

Theo bài công bố trên tạp chí khoa học Nature, nhóm nghiên cứu do Giáo sư Peng Huisheng dẫn đầu đã chế tạo thành công một loại mạch tích hợp dạng sợi (FIC). Điểm đặc biệt của loại chip này là cấu trúc cực kỳ linh hoạt. Thay vì khắc mạch điện lên một tấm silicon cứng phẳng như cách làm truyền thống, các nhà khoa học đã chế tạo các linh kiện điện tử (như bóng bán dẫn) trên một tấm polymer mỏng. Sau đó, tấm polymer này được cuộn chặt lại để tạo thành một sợi dây siêu nhỏ.

Kết quả là một sợi chip có đường kính chỉ tương đương sợi tóc người, nhưng bên trong chứa hàng chục lớp mạch điện xếp chồng lên nhau. Mật độ linh kiện của nó cực kỳ ấn tượng, với khoảng 100.000 bóng bán dẫn trên mỗi centimet chiều dài. Điều này cho phép sợi chip thực hiện các tác vụ phức tạp như thu thập tín hiệu, xử lý dữ liệu và thậm chí là nhận diện hình ảnh đơn giản bằng trí tuệ nhân tạo.

Một trong những thách thức lớn nhất của quần áo thông minh là độ bền. Các thiết bị điện tử thường "sợ" nước và va đập, nhưng chip sợi của Đại học Phúc Đán lại cho thấy khả năng chống chịu đáng kinh ngạc.

Trong các thử nghiệm khắc nghiệt, loại chip này vẫn hoạt động bình thường sau khi bị uốn cong, kéo giãn và giặt qua nước cùng các chất tẩy rửa thông thường. Lớp vỏ bảo vệ bằng polymer dẻo giúp cách ly hoàn toàn các linh kiện điện tử bên trong khỏi môi trường bên ngoài. Thậm chí, nhóm nghiên cứu còn thử nghiệm cho một chiếc xe tải nặng 15,6 tấn cán qua sợi chip được dệt trong vải, và kết quả là nó vẫn nguyên vẹn, không hề bị hư hại hay suy giảm hiệu năng.

Sự ra đời của chip sợi đánh dấu bước chuyển mình quan trọng. Trước đây, các loại sợi thông minh chủ yếu chỉ đóng vai trò là cảm biến đơn giản hoặc dây dẫn điện, còn việc xử lý dữ liệu vẫn phải phụ thuộc vào các bo mạch cứng gắn ngoài. Giờ đây, chính sợi vải cũng có thể trở thành một "bộ não" máy tính.

Công nghệ này mở ra vô vàn ứng dụng thực tiễn. Chúng ta có thể nghĩ đến những chiếc áo có khả năng theo dõi nhịp tim, nồng độ oxy máu liên tục và gửi cảnh báo trực tiếp đến bác sĩ mà không cần đeo thêm đồng hồ hay thiết bị cồng kềnh. Trong lĩnh vực giải trí, găng tay thực tế ảo (VR) có thể trở nên nhẹ nhàng như găng tay thường, giúp trải nghiệm chơi game chân thực hơn.

Ngoài ra, chip sợi còn có tiềm năng ứng dụng lớn trong y học, ví dụ như các thiết bị cấy ghép mềm mại tương thích tốt hơn với cơ thể người, hoặc các giao diện não - máy tính giúp người khuyết tật điều khiển thiết bị bằng suy nghĩ.

Với khả năng tương thích với các quy trình dệt may công nghiệp hiện có, việc sản xuất hàng loạt quần áo tích hợp chip sợi này hoàn toàn khả thi trong tương lai gần, đưa con người tiến gần hơn đến một thế giới nơi mọi vật dụng trên người đều có thể kết nối và thông minh hóa.