پژوهشگران موفق به توسعه فناوریهای ساخت جدیدی شدهاند که امکان تولید تراشهها و نیمهرساناهای منعطف و کشپذیر را فراهم میسازد. این روشها شامل استفاده از مواد پیشرفته و الگوهای میکروساخت نوآورانه هستند که بدون آسیب به عملکرد پردازشی، اجازه میدهند تراشهها خم شده یا کشیده شوند.
به گزارش تکناک، این متامواد جدید با برخورداری از ترکیبی بینظیر از استحکام و انعطافپذیری، امکان ساخت تراشههای رایانهای کشسان و خمشونده را فراهم میکنند.
بر پایه گزارش منتشرشده در پایگاه MIT News، این دستاورد علمی با طراحی یک ساختار دو-شبکهای در مقیاس میکروسکوپی به دست آمده است. در این طراحی، تیرکها و خرپاهای میکروسکوپی بههمراه ساختاری بافتهشده بهکار گرفته شدهاند که در کنار یکدیگر، مادهای مستحکم اما انعطافپذیر پدید آوردهاند. آزمایش اولیه این فناوری بر روی پلیمری مشابه پلکسیگلس نشان داده که این ماده میتواند تا چهار برابر اندازه اولیه خود کشیده شود پیش از آنکه دچار شکستگی شود.
تامزهاردور مینویسد که در این طراحی پیشرفته، استحکام متاماده از خرپاهای خطی تامین میشود، درحالیکه ساختار نخیمانند که بهصورت سیمپیچ دور این شبکه پیچیده شده، عامل افزایش چشمگیر انعطافپذیری آن است. با استفاده از این طراحی، ماده پلیمری توانسته است سه برابر طول اولیهاش کش بیاید، که نسبت به ساختار ساده شبکهای، عملکردی دهبرابر بهتر از خود نشان میدهد.
کارلوس پورتلا، دانشیار MIT و از اعضای تیم پژوهشی، درباره اهمیت این فناوری گفت: «ما در حال گشودن قلمرویی تازه برای متامواد هستیم. با چاپ فلز یا سرامیک در قالب این شبکههای دوگانه، میتوان موادی تولید کرد که شکستن آنها به انرژی بیشتری نیاز دارد و در عین حال، بسیار انعطافپذیرتر از حالت معمول هستند.»
راز انعطافپذیری بالای این مواد در گرهها و درهمتنیدگیهای ساختار نخی آن نهفته است. این درهمتنیدگی، تنش وارده بر ماده را بهصورت نامتوازن پخش میکند و از گسترش ترکها در ساختار جلوگیری مینماید. پورتلا این ساختار را به «تودهای از اسپاگتی که دور یک شبکه سفت پیچیده شده» تشبیه کرد و افزود: «همین درهمتنیدگی بیشتر، باعث افزایش اصطکاک داخلی و در نتیجه، اتلاف انرژی بالاتر در زمان شکست میشود.»
کاربرد این فناوری تنها به مواد پلیمری محدود نیست. پژوهشگران باور دارند که میتوان از این تکنیک در ساخت شیشه، سرامیک و فلز نیز بهره برد. این موضوع، افقهای تازهای را برای صنعت نیمهرساناها، بهویژه در زمینه تولید تراشههای منعطف و قابل نصب روی پوشاک و لوازم جانبی پوشیدنی، گشوده است.
از دیگر جنبههای نوآورانه این پروژه میتوان به استفاده از مواد ترکیبی اشاره کرد. تیم تحقیقاتی MIT در حال بررسی کاربرد همزمان دو نوع ماده در این شبکههای پیشرفته است؛ بهعنوان نمونه، پلیمرهایی که واکنش متفاوتی به دما دارند، بهگونهای که در محیط سرد نرمتر و در محیط گرم سختتر میشوند.
هرچند بعید است این فناوری در آیندهای نزدیک بهطور گسترده در بازار عرضه شود، اما بدون تردید چشماندازی روشن از آینده دستگاههای الکترونیکی پوشیدنی ترسیم میکند؛ آیندهای که در آن تراشههای کشسان، بخشی جداییناپذیر از پوشاک هوشمند و گجتهای قابلحمل خواهند بود.
