Vers un progrès décisif dans l’électronique flexible ! Des scientifiques chinois ont réussi à intégrer des circuits électroniques complets directement dans des fibres textiles plus fines qu’un cheveu. Cette prouesse ouvre la voie à plusieurs applications innovantes, comme les vêtements intelligents, la réalité virtuelle hyperréaliste et les implants cérébraux avancés capables de traiter des signaux en interne.

Depuis quelques années, des chercheurs du monde entier travaillent sur les fibres textiles intelligentes afin notamment de créer des vêtements connectés. En Chine, des scientifiques de l’Université Fudan (Shanghai) ont annoncé récemment une avancée majeure dans ce domaine de l’électronique flexible. Ils ont réussi à intégrer des composants électroniques complets dans des fibres aussi fines qu’un cheveu. Leurs travaux ont été publiés le 22 janvier dans la revue Nature.

La FIC pour propulser l’électronique flexible 

Dans l’article annonçant leur prouesse, les chercheurs chinois précisent que leur circuit intégré combine des capacités de traitement, de mémoire et de signal directement dans une seule fibre polymère élastique. Baptisé « Fiber Integrated Circuit » (FIC), il comporte 100 000 transistors par centimètre de fibres. C’est autant que le processeur d’un ordinateur classique. Le diamètre du FIC ne dépasse pas 50 micromètres, soit moins qu’un cheveu humain moyen (70 micromètres pour un cheveu humain).

Des capteurs, des diodes et même une alimentation au sein de la fibre 

Pour fabriquer leur fibre, les scientifiques chinois ont imprimé des couches de circuits sur un film flexible, en utilisant des procédés de fabrication lithographiques standard. Ils ont ensuite enroulé cette feuille pour former une spirale multicouche serrée à l’intérieur de la fibre elle-même. Enfin, l’ensemble a été protégé avec un revêtement dense pour résister aux solvants chimiques.

La FIC intègre également des capteurs, des diodes et même une alimentation. Elle serait si fine et si flexible qu’elle pourrait être tissée, tordue ou même écrasée sans perdre ses capacités. Lors de tests en laboratoire, la fibre a montré une incroyable résistance. Elle a survécu à 10 000 cycles de pliage, à l’étirement, à la torsion et même à l’écrasement par un camion de 15,6 tonnes. Sa robustesse réside dans une architecture en spirale, comparée à un « sushi roll ».

Vers une transformation radicale de l’électronique flexible 

Selon ses concepteurs, la FIC pourrait transformer radicalement l’électronique flexible. Au lieu de simplement attacher des capteurs aux vêtements, les marques intégreraient directement ce fil flexible dans la fabrication de leurs produits, lui conférant une capacité de traitement analogique et numérique de l’information intrinsèque.

« Pour les textiles électroniques, les anciens écrans en tissu ne pouvaient afficher que de simples motifs statiques. Pour obtenir une interaction vidéo ou tactile dynamique, un module de traitement de l’information est indispensable », a expliqué Chen Ke, co-auteur de l’étude publiée dans Nature. Avec la FIC, on peut donc imaginer des vêtements affichant des données de santé, des informations de navigation, des indications GPS ou des vidéos directement sur la manche.

Des gants tactiles intelligents pour la réalité virtuelle et augmentée

Ce n’est pas tout. Les chercheurs chinois voient plus loin. Ils imaginent aussi des gants tactiles intelligents offrant un retour tactile pour la réalité virtuelle et augmentée, grâce à des puces de fibres chargées de capteurs. «  Ils (ces gants) peuvent détecter et reproduire la sensation de différents objets ou accessoires », souligne Chen Peining, l’un des auteurs de l’étude.

De plus, cette technologie pourrait avoir des applications en chirurgie, en permettant aux chirurgiens de sentir la dureté des tissus lors d’une opération robotique à distance. Enfin, grâce à sa finesse et sa flexibilité, cette fibre est particulièrement adaptée aux implants cérébraux. Selon ses concepteurs, les médecins pourraient utiliser des implants cérébraux avancés pour traiter les symptômes de la maladie de Parkinson, de l’épilepsie ou encore d’un AVC.

Un procédé permettant la production de masse pour lancer le marché de l’électronique flexible 

Dans le domaine médical, l’équipe collabore déjà avec un hôpital en Chine pour explorer son utilisation en chirurgie cardiovasculaire. Elle assure que cette innovation ouvre la voie à des systèmes capables de collecter, analyser et agir sur des données en temps réel, directement dans le corps du patient. « Nous espérons qu’un jour, les tissus électroniques construits sur des puces en fibres échangeront des informations aussi efficacement que les téléphones et les ordinateurs d’aujourd’hui », rêve Chen Peining.

L’inventeur chinois précise que la fabrication da la FIC est entièrement compatible avec les lignes de lithographie d’aujourd’hui, et donc qu’elle peut s’adapter à une production à grande échelle. « Nous avons déjà mis au point un procédé permettant la production de masse de ces puces en fibre », révèle le chercheur.