Der Durchbruch bei Flüssigmetall-RAM: Ein Schritt hin zu formloser Computertechnik und flexibler Robotik

MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Ein Team von Forschern der Tsinghua Universität in Peking hat mit der Entwicklung eines vollständig flexiblen resistiven RAM-Geräts, bekannt als FlexRAM, einen bedeutenden Schritt in Richtung formloser Computertechnik und flexibler Robotik gemacht.

Speichersysteme bilden einen kritischen Bestandteil elektronischer Geräte, doch bisherige Methoden hatten Schwierigkeiten, flexible Speicher zu schaffen, da sie an inhärente Steifheitsgrenzen gebunden waren. Die Forschung, die in der Fachzeitschrift Advanced Materials veröffentlicht wurde, bringt einen revolutionären Ansatz: FlexRAM nutzt ein galliumbasiertes Flüssigmetall (GLM), um Daten zu schreiben und zu lesen. Dieses neue Flüssigmetall-RAM, das fast jede Verformung überstehen kann, verwendet reversible elektrochemische Oxidation, um die Gesamtleitfähigkeit der Ziel-Flüssigmetalle zu modulieren.

Die Forschungsarbeit beschreibt, wie GLM-Tröpfchen in einer Lösungsumgebung, die die Hyperpolarisation und Depolarisation von Neuronen nachahmt, Oxidations- und Reduktionsmechanismen durchlaufen. Dieser einzigartige Prozess ermöglicht das Schreiben von 1en und 0en, wobei eine niedrige Spannung das Flüssigmetall oxidiert, um „1“ darzustellen, und eine umgekehrte Spannung das Metall in seinen Zustand geringer Widerstandsfähigkeit als „0“ zurückführt.

Um die Funktionalität von FlexRAM zu demonstrieren, codierte das Team eine Zeichenfolge aus Buchstaben und Zahlen auf einem Array von acht FlexRAM-Speichereinheiten durch eine Software- und Hardware-Konfiguration. Dieses Array entspricht 1 Byte Dateninformation. Das digitale Signal vom Computer wurde in ein analoges Signal umgewandelt, indem die Pulsweitenmodulation verwendet wurde, um die Oxidation und Reduktion des Flüssigmetalls genau zu steuern.

Die GLM-Tröpfchen sind in Ecoflex, einem dehnbaren Biopolymer, eingekapselt. Die Forscher verwendeten einen 3D-Drucker, um Ecoflex-Formen zu erstellen und die GLM-Tröpfchen sowie eine Lösung aus Polyvinylacetat-Hydrogel separat in die Hohlräume der Form zu injizieren. Dieser Prozess erhöht das Widerstandsverhältnis des Geräts und verhindert das Austreten der Lösung.

Das aktuelle Prototyp ist ein flüchtiger Speicher, hat aber gezeigt, dass es Daten für bis zu 12 Stunden auch bei ausgeschaltetem Strom halten kann. Diese Eigenschaft, kombiniert mit seiner stabilen Leistung über mehr als 3.500 Betriebszyklen, deutet darauf hin, dass FlexRAM in verschiedene Speicherformen entwickelt werden könnte.

Das Flüssigmetall-RAM zeigte auch beeindruckende Stabilität, selbst unter extremen Verformungen wie 100%iger Dehnung, 180°-Biegung und 360°-Verdrehung. Diese Resilienz deutet auf aufregende Möglichkeiten für seine Verwendung in zukünftigen weichen intelligenten Robotern, Gehirn-Maschine-Schnittstellensystemen und tragbaren/implantierbaren Elektroniken hin.

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