Sıradan bir giysi gibi hissedilen ancak sağlığınız ve çevreniz hakkında gerçek zamanlı bilgiler sunabilen, otomatik olarak ısınıp soğuyabilen, hatta seyahatlerinizi takip ederek yerel ulaşım, restoran ve turistik mekânlara dair veriler sağlayan bir gömlek hayal edin. Şimdi aynı gömleğin dokusuna işlenen lifin, nörolojik hastalıkların tedavisinde kullanılabildiğini ve robotik cerrahiye rehberlik edebildiğini düşünün. Bunlar, yeni geliştirilen bilgi işleyebilen ultra ince lifin ortaya çıkardığı çok gerçek sonuçlardan sadece bazılarıdır.
Şanghay’daki Fudan Üniversitesi araştırmacıları, on yılı aşkın bir çalışmanın ardından karmaşık elektronik devreleri bir insan saçından daha ince ve esnek bir lifin içine yerleştirmeyi başardı. Bilim insanları buna “fiber çip” adını veriyor.
Akıllı lifler aslında yeni değil; bilim insanları uzun süredir bu teknolojiyi fark edilmeyecek şekilde tekstil ürünlerine entegre etmeye çalışıyor ancak en büyük engellerden biri, karmaşık elektronikleri tek bir pamuk ipliği kadar küçük alanlara sığdırabilmekti. Ayrıca bilgisayar çipleri ne kadar küçültülürse küçültülsün genellikle düz ve esnemez oldukları için kumaşın doğal hissine ve hareketine uyum sağlamakta zorlanıyor.
Araştırmacılar, geleneksel yüzey seviyesindeki giyilebilir elektroniklerden uzaklaşarak devreleri katmanlı ve spiral bir biçimde inşa etti, ardından bunları doğrudan ultra ince lifin içine yerleştirdi. Böylelikle yalnızca 1 milimetrelik lifin içine, akımı kontrol eden 10.000 transistör sığdırıldı. Karşılaştırma yapmak gerekirse, bu kapasite sıradan bir kalp pilinin işlem gücüne denk. Lif uzunluğu 1 metreye çıkarıldığında ise milyonlarca transistörle, tipik bir masaüstü bilgisayarın işlem gücüne ulaşmak mümkün hale geliyor.
Her bir lif ayrıca dirençler, kapasitörler ve diyotlar barındırarak hem dijital hem de analog sinyalleri işleyebilen kapalı devre hibrit bir sistem oluşturuyor.
Fudan Üniversitesi Fiber Malzemeler ve Cihazlar Enstitüsü’nden araştırmacı Chen Peining süreci şöyle anlatıyor: “Üretim yöntemimiz çip endüstrisinde kullanılan mevcut araçlarla son derece uyumludur. Bu fiber çipleri seri olarak üretmenin bir yolunu çoktan bulduk.”
Yaklaşık 50 mikrometre kalınlığındaki lifler, ortalama 70 mikrometre olan insan saçından daha ince. Beyin dokusu kadar esnek olmaları, özellikle akıllı implantlar ve biyouyumlu nörolojik araçlar için yeni olanaklar sunuyor.
On yılı aşkın sürede geliştirilen bu lif teknolojisi, Parkinson, epilepsi ve inme gibi hastalıkların semptomlarını tedavi etmek ya da hassas sensörler olarak cerrahi aletlere entegre edilmek için kullanılabilir.
Chen Peining, akıllı eldivenlerin potansiyelini şu sözlerle aktarıyor: “Fiber çiplerle yapılan akıllı dokunsal eldivenler sıradan kumaştan ayırt edilemez. Farklı nesnelerin hissini algılayıp simüle edebilirler; cerrahlar bu sayede uzaktan yapılan bir robotik ameliyat sırasında dokunun sertliğini ‘hissedebilir.’”
Laboratuvar ortamında böyle bir prototip üretmek önemli bir adım ama gerçek kullanım için dayanıklılık ve ölçeklenebilirlik şart. Ekip bu doğrultuda, lifleri zorlu testlere tabi tuttu: 10.000’den fazla bükülme ve aşınma döngüsüne dayanabilen lifler, %30’a kadar esnedi, 100 kez yıkandı ve işlevini korudu. Ayrıca 100 °C sıcaklığa ve 15,6 tonluk bir kamyonun ağırlığına eş değer basınca karşı da direnç gösterdi.
Araştırmacılar şimdi fiber çipi kardiyovasküler cerrahide kullanılmak üzere bir hastaneyle birlikte uyarlama çalışmaları yürütüyor.
Araştırma, Nature dergisinde yayımlandı.
Kaynak: https://newatlas.com/materials/scientists-fiber-chip-thread/
