Uma equipe de pesquisadores de Stanford passou quase duas décadas tentando desenvolver circuitos integrados semelhantes a pele que podem ser esticados, dobrados, dobrados e torcidos - trabalhando o tempo todo - e depois voltando sem falhar, todas as vezes. Esses circuitos pressagiam um dia de produtos vestíveis e implantáveis, mas um obstáculo sempre se interpôs no caminho.
A equipe acha que tem uma solução. Em um novo estudo, o grupo descreve como eles imprimiram circuitos integrados extensíveis, porém duráveis, em materiais de borracha semelhantes a pele, usando o mesmo equipamento projetado para fazer chips de silício sólidos - uma realização que poderia facilitar a transição para a comercialização trocando as fundições que hoje fazem circuitos rígidos para produzir os extensíveis.
O processo permitiu aos pesquisadores comprimir mais de 40,000 transistores em um único centímetro quadrado de circuito extensível, mas a equipe acredita que o dobro desse número está ao alcance. Embora isso ainda esteja muito longe dos bilhões de transistores que podem ser espremidos na mesma área em chips de silício, seria o suficiente para criar circuitos simples para sensores na pele, redes em escala corporal e bioeletrônica implantável com aplicações ainda a ser imaginado.
“Nosso método melhora a elasticidadeTransistor densidade em mais de 100 vezes o que qualquer outra pessoa alcançou até agora. E faz isso com excelente uniformidade nos transistores, sem sacrificar nada no desempenho eletrônico ou mecânico ”, disse o pesquisador.
Processo antigo, nova química
Uma grande vantagem do processo de Stanford é que ele pode ser feito com o mesmo equipamento usado para fazer chips de silício hoje. O processo, conhecido como fotolitografia, usa luz ultravioleta (UV) para transferir um intrincado padrão geométrico eletricamente ativo - um o circuito- em um substrato sólido, camada por camada. É um processo complexo de várias etapas de revestimento, expondo com luz, corrosão química e enxágue que deixa para trás o circuito muito importante.
Este método funcionou por décadas no Semicondutores indústria, mas, até o momento, os produtos químicos usados para dissolver e remover os materiais resistentes à luz também removem os polímeros semelhantes à pele que são a base dos circuitos elásticos. Ao desenvolver novas fotoquímicas que funcionam nesses materiais elásticos, a equipe de Bao está ensinando equipamentos de manufatura testados e aprovados a fazer novos truques. Na verdade, o processo de Stanford até mesmo elimina algumas das etapas necessárias na fabricação de silício. Tudo isso resulta em um resultado notável.
Denso e durável
A equipe usou o novo processo para produzir circuitos flexíveis de aproximadamente o mesmo elétrico desempenho como transistores usados para monitores de computador atuais - úteis para aplicações práticas - então testados seus materiais para durabilidade e desempenho. Esticando os circuitos para dobrar suas dimensões originais, paralelas e perpendiculares à direção do circuito, os novos materiais impressos não mostraram rachaduras, delaminação ou, o mais importante, o declínio na função. Eletricamente, os transistores permaneceram estáveis, mesmo depois de 1,000 trechos repetidos.
