Катушки индуктивности или просто индуктивности трудно воспроизвести на кристалле чипа в компактном виде. Обычно они изготавливаются в виде двухмерной спирали и поэтому занимают много места. Но недавно была придумана технология, которая позволяет создавать в сто раз более компактные объёмные индуктивности с возможностью генерировать сильные магнитные поля.
Рулон свернувшейся мембраны диаметром примерно 80 мкм
Изобретение представила группа учёных из США во главе с профессором по электротехнике и вычислительной технике Университета Иллинойса Сюлин Ли (Xiuling Li). Вместо того, чтобы вытравливать на поверхности кристалла спирали или навивать тончайшие провода на металлические сердечники учёные разработали технологию самостоятельно сворачивающихся в рулоны отрезков мембран с полыми микротрубками поперёк оси намотки.
Как показано на видео выше, в специально созданных условиях мембраны начинают сами сворачиваться в рулоны, в ходе чего каналы в мембранах фактически наматываются друг на друга и в итоге образуют объёмную катушку индуктивности. В качестве провода в таких катушках используются проводящие наночастицы, которые заполняют микротрубки в мембране. За счёт пространственного расположения рулона мембраны (катушки), на самом чипе она занимает в сотни раз меньше места, чем если бы её изготовили в виде плоской спирали.
Вопрос с металлическим сердечником тоже решён интересным способом. Вместо железного стержня, который как-то надо поместить внутрь индуктивности, учёные воспользовались обычным капиллярным эффектом. Капля жидкого раствора оксида железа втягивается в сердцевину рулона мембраны, и после высыхания жидкости создаёт внутри неё металлический слой с превосходными электромагнитными свойствами (см. видео ниже).
По словам разработчиков, предложенная технология испытана на сворачивании в рулон мембраны длиной 1 см в газовой среде. Первые испытания проходили в жидких средах, но на больших отрезках мембран они показали плохую управляемость процессом скручивания. Также остаются проблемы с отводом тепла от 3D-катушек индуктивности, и с этим ещё предстоит разобраться.
Если довести технологию до ума, уверены учёные, то она позволит создавать электронные приборы с индуктивностью от сотен до тысяч мТл (миллитесла), что сделает их полезными в чипах для силовой электроники, аудиорешений, магнитно-резонансной томографии и связи.
