將強大的 3D 計算機電路無縫整合到橡膠等軟材料中一直是工程領域一個難以實現的目標。現在研究人員表示，他們已經開發出一種柔軟且多孔的電路——更像網而不是晶片。製造商可以將這些電路編織到各種非凡的材料中，以創造出可以掃描並對其周圍環境做出反應的“智慧物質”，甚至創造出“賽博格組織”——可以報告自身健康狀況的人類皮膚和器官。
哈佛大學的奈米科學家賈·劉和查爾斯·利伯及其同事從矽線開始，每根矽線寬度約為 30 奈米（十億分之一米），排列成二維電路。雖然一些硬化的環氧樹脂包圍著奈米線，但這些扁平電路超過 99% 是空的空間，類似於有大孔的網。這些柔性電路可以像卷軸一樣捲起來，形成三維堆疊，從而帶來效能顯著更強大的計算機。研究人員可以很容易地透過將液體倒入 3D 裝置並使其凝固，用各種材料填充這些新型電子裝置中的空隙。劉說，由此產生的混合材料可以成為“非常智慧的系統”，他的團隊在 4 月份的《美國國家科學院院刊》線上詳細介紹了他們的發現。
例如，矽橡膠中的電子網路可以發出訊號，指示材料何時以及如何變形——這種系統可以例如在輪胎爆胎前警告駕駛員輪胎的損壞情況。劉建議，未來版本的智慧物質可能包括可以跟蹤生命體徵的傢俱和可以記錄和顯示資料的隱形眼鏡。“我們相信我們的方法為將電子系統融入我們生活的方方面面開闢了許多機會，”他說。
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加州大學聖克魯茲分校的材料化學家 Yat Li 說：“這是一項突破性的研究，將電子感測裝置推向了新的複雜性和功能水平”，他沒有參與這項工作。
這種晶格也可以與含有活細胞的凝膠結合。由此產生的賽博格組織可以作為受損器官的替代品，可以反饋它們的運作情況，甚至可以增強人類的能力——例如，賽博格皮膚可以具有額外的感官使其更智慧，而賽博格骨骼和肌肉可以使人更強壯。“賽博格組織，”劉說，“將是這項研究最重要的應用。”