复旦研发出全球首款“纤维芯片”：集成供电、传感、显示、信号处理等多功能，卡车碾压也不怕

来源：IT之家

你能否想象，未来的衣服能直接播放视频、手套能精准模拟触感，甚至一根细如发丝的纤维就能完成脑电信号的探测与处理？

复旦大学今日发文，宣布该校科研团队提出并成功制备出一种“纤维芯片”。相关成果已于今日凌晨发表在《自然》上。

该研究由复旦大学纤维电子材料与器件研究院、高分子科学系、先进材料实验室、聚合物分子工程全国重点实验室的彭慧胜教授与陈培宁研究员团队共同完成，旨在将信息处理功能集成于柔软的纤维材料内部。

“纤维芯片”概念图

传统电子芯片基于硬质的硅基材料，而纤维电子器件则具有柔软、可编织、透气等特点，在可穿戴设备、生物医疗等领域有应用前景。然而，要将不同功能的纤维器件集成为一个完整系统，通常仍需连接硬质的传统芯片与电路板，这与纤维本身的柔性特质存在矛盾。研究团队为此提出了“纤维芯片”的概念，目标是在单根弹性的高分子纤维中构建集成电路。

实现这一目标面临的主要挑战在于，如何在柔软且表面极小的纤维曲面上进行高精度的微纳加工，并保证电路在拉伸、弯曲时保持稳定。

为此，复旦团队提出了“多层旋叠架构”的设计思路，其制备过程可通俗理解为：先在平整化的弹性高分子薄膜表面，利用与现有产业兼容的光刻工艺制作电路，然后像“卷寿司”一样将其螺旋叠层卷绕成纤维形态。通过材料与工艺创新，团队解决了纤维表面平整度、耐溶剂腐蚀以及形变下电路稳定性等技术难题。

“纤维芯片”显示多层旋叠架构的三维重构荧光标记照片

实验结果表明，制备出的“纤维芯片”在保持纤维本征柔韧性的同时，能够集成电阻、电容、晶体管等多种电子元件，实现一定的数字与模拟运算功能。据推算，在当前的加工精度下，一定长度的此类纤维有望集成数量可观的晶体管。

“纤维芯片”及其内部局部电路光学照片

陈培宁介绍称，“我们的制备方法可以与现有光刻工艺兼容，有望高效对接产业。”团队通过研制原型装置，建立了标准化制备路线，初步实现“纤维芯片”的实验室级规模化制备。制备出的“纤维芯片”可承受 1 毫米半径弯曲、20% 拉伸形变，水洗、卡车碾压后性能依然稳定。

研究人员指出，这项技术为构建高度集成的纤维电子系统提供了新的路径。例如，在脑机接口领域，超细的“纤维芯片”有望集成高密度电极与预处理电路，制备出更柔软、生物相容性更好的神经探针。

在电子织物方面，它或可赋能织物实现更复杂的动态显示与交互功能。此外，在虚拟现实触觉模拟、医疗辅助器械等领域，该技术也可能带来新的解决方案。