Cientistas da Universidade de Fudan, na China, desenvolveram um chip eletrônico flexível no formato de fibra, fino como um fio de cabelo, que pode ser tecido em roupas e implantado no corpo humano. O avanço, publicado nesta quinta-feira (22) na revista Nature, permite integrar processamento, memória e transmissão de sinais em um único material elástico, com aplicações em interfaces cérebro-computador, eletrônicos vestíveis e realidade virtual tátil.
A equipe conseguiu incorporar um circuito integrado funcional diretamente em uma fibra de polímero extensível, superando o formato rígido e plano dos chips de silício convencionais. Segundo os pesquisadores, o novo desenho atende à demanda por eletrônicos compatíveis com tecidos biológicos, que são macios, flexíveis e sujeitos a deformações constantes.
“O corpo humano é composto por tecido mole. Por isso, áreas emergentes como as interfaces cérebro-computador exigem sistemas eletrônicos flexíveis e adaptáveis”, afirmou Peng Huisheng, líder do estudo. O grupo trabalha há mais de dez anos no desenvolvimento de fibras funcionais para iluminação, telas e geração de energia.
O principal desafio foi construir microeletrônica estável em um material curvo e elástico, capaz de esticar e torcer sem perder desempenho. “É semelhante a construir um arranha-céu em um terreno macio e irregular e fazê-lo resistir à deformação”, explicou Chen Peining, autor correspondente do artigo.
Para contornar a limitação da pequena área de superfície da fibra, os pesquisadores adotaram uma arquitetura inspirada no enrolamento de sushi. Primeiro, criaram uma superfície ultralisa, em escala nanométrica, sobre um elastômero extensível. Em seguida, fabricaram circuitos de alta precisão nessa película usando processos padrão de litografia, protegendo-os com um revestimento resistente a solventes químicos. Por fim, enrolaram o filme em múltiplas camadas, formando uma espiral compacta dentro da própria fibra.
De acordo com o estudo, essa estrutura permite integrar transistores, resistores e capacitores em alta densidade. Testes em laboratório mostraram que o chip de fibra suporta 10 mil ciclos de flexão e abrasão e mantém o funcionamento mesmo após ser esmagado por um caminhão de 15,6 toneladas. Cada centímetro da fibra concentra cerca de 100 mil transistores, o que significa que uma fibra de um metro abriga um número de transistores comparável ao de uma CPU clássica.
Em demonstrações práticas, o chip de fibra processou sinais digitais e analógicos e executou tarefas de computação neural para reconhecimento de imagens com alta precisão. Segundo Chen Peining, o método de fabricação é compatível com as linhas industriais atuais, o que permite integração direta à produção em larga escala.
Nas interfaces cérebro-computador, a tecnologia pode reduzir a dependência de processadores externos. Hoje, sondas neurais rígidas precisam transmitir sinais para fora do corpo. Com o chip de fibra, seria possível detectar, pré-processar e até fornecer feedback de sinais neurais internamente, o que pode diminuir o risco de infecções e melhorar a compatibilidade com o tecido cerebral.
O estudo aponta que fibras com apenas 50 micrômetros de diâmetro podem acomodar matrizes de eletrodos com até 1.024 canais por centímetro, além de circuitos integrados. Essas fibras apresentam flexibilidade semelhante à do tecido cerebral e registram sinais neurais com relação sinal-ruído comparável à de dispositivos comerciais.
Na eletrônica de consumo, a tecnologia abre caminho para roupas inteligentes com maior capacidade de interação. “Os têxteis eletrônicos do passado exibiam apenas padrões estáticos. Para vídeos ou interação por toque, é necessário um módulo de processamento de informações”, afirmou Chen Ke, um dos primeiros autores do estudo. Segundo ele, fibras integradas ao tecido poderiam mostrar dados de navegação, informações de saúde ou vídeos diretamente nas mangas das roupas.
Já em aplicações de realidade virtual e aumentada, luvas feitas com essas fibras poderiam oferecer feedback tátil distribuído e preciso. “Um cirurgião em uma cirurgia remota poderia sentir a rigidez dos órgãos, enquanto um jogador perceberia objetos virtuais de forma mais realista”, disse Wang Zhen, outro coautor principal.
Atualmente, a equipe colabora com um hospital para avaliar o uso da tecnologia em cirurgias cardiovasculares. “Esperamos que, no futuro, tecidos eletrônicos baseados em chips de fibra troquem informações com a mesma eficiência dos telefones e computadores atuais”, concluiu Chen Peining.
Fonte: news.cn
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