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中国搞出全球首款纤维芯片,衣服成大号显示屏,将催生万亿新市场

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中国科研再次引爆全球科技圈!

1月22日,复旦大学彭慧胜、陈培宁领衔的跨学科团队成功突破物理极限,在直径不足百微米、柔韧如丝的高分子纤维内部,集成制造出完整功能的大规模集成电路,正式发布全球首颗可规模化制备的“纤维芯片”。

这绝非局部优化或性能微调,而是一次底层范式的跃迁。一旦实现产业化铺开,人类将整体迈入“无感交互”的全新智能纪元——那些曾被视作科幻设定的生活图景,正以肉眼可见的速度加速落地。



柔软的“纤维芯片”在手指上打结

要真正体会这项突破的震撼程度,必须先清空所有关于“芯片”的惯性认知。过去六十年间,整个半导体产业本质上是在二维平面上进行原子级精度的精密雕刻。

光刻机需在近乎绝对平整的硅晶圆上刻画纳米级线路,其表面粗糙度控制精度已逼近单个硅原子尺寸,任何0.1纳米的起伏,对数十纳米宽的晶体管而言,都等同于一道无法逾越的悬崖。

而在弯曲率随时变化、比发丝细十倍、受力即形变的纤维曲面上布设电路?这无异于在湍急激流的水面上绘制工笔画,既无稳定基底,又缺延展空间,更难抵抗反复弯折带来的机械撕裂。



成卷“纤维芯片”和局部细节

传统光刻工艺面对这种柔性三维载体,几乎完全失效:要么无法附着光刻胶,要么曝光后线路随纤维形变而断裂。复旦团队历时五年攻坚,最终从日常厨房中汲取关键灵感。

他们放弃在纤维表层硬性堆叠的传统思路,转而构建一套基于微纳拓扑原理的“多层螺旋嵌套架构”——通俗来讲,就是“纤维版寿司卷”,不再把电路当作表皮图案来绘制,而是将导电层、绝缘层与逻辑单元像海苔、米饭与馅料一样,逐层缠绕、紧密咬合地旋入纤维核心。

这一结构设计堪称精妙绝伦,螺旋构型将原本受限于表面积的二维布局,升维拓展为充分利用纤维轴向纵深的三维集成,彻底破解了微型化与功能密度之间的根本矛盾。



成卷的“纤维芯片”

更令人惊叹的是其力学自适应能力:当纤维遭遇拉伸、扭转甚至极端碾压时,螺旋结构内部预留的弹性冗余空间,能主动吸收并分散外部应力。

就像老式电话线那根永不打结的螺旋导线,无论怎样拉扯都能自动回弹复位——正因如此,那根经受15吨重型卡车反复碾压的样品纤维,依然稳定输出运算信号。它不靠刚性对抗暴力,而是以柔克刚,用结构智慧将破坏力悄然消解。

尤为关键的是,这项技术并非另起炉灶的颠覆式革命,而是高度“工艺友好型”的演进路径。它完整继承现有光刻设备与产线流程,无需重建晶圆厂、不必更换掩膜版、不改变清洗蚀刻参数。这意味着,全球数千条成熟产线一夜之间即可升级为“纤维芯”制造平台。



“纤维芯片”显示多层旋叠架构的三维重构荧光标记照片

时间倒回至2022年,同一支团队率先攻克“纤维电池”与“纤维显示屏”两大难题。彼时成果虽令人振奋,却始终存在一个核心缺失——能源与显示皆备,唯独缺少指挥中枢。

如今,“纤维芯片”的横空出世,终于补上最后一块关键拼图。感知、计算、反馈、供能四大电子系统,首次全部压缩进单根纤维的微米级截面内,形成完全自主运行的信息闭环。

这将催生怎样的变革?请暂时放下智能手环、AR眼镜这些仍需“佩戴”的外挂设备。人类最自然、最普适、最具渗透力的终极人机接口,从来都是覆盖全身的“第二层皮肤”——衣物。



试想这样一个画面:家中高龄父母穿着亲肤棉质睡衣安睡,这件看似普通的织物每平方厘米都嵌有传感节点,正以毫秒级响应持续采集心电、血氧、体动乃至微表情变化所反映的情绪状态。

一旦生理参数偏离安全阈值,纤维内部芯片即时完成边缘计算与风险判定,并同步触发多重预警——自动拨通家庭医生视频问诊、推送异常报告至子女手机、联动智能家居开启应急照明与通风。全程零误触、零续航焦虑、零主动操作,因为它本就是生活本身的一部分。

社交方式也将随之重构:商务会晤中,一次自然握手即可完成身份认证与资料互换;会议间隙轻拂袖口,环境灯光与背景音乐便依心境悄然切换,无需掏出任何终端设备。



在更具战略意义的特种应用领域,这场变革更为深刻。现代单兵装备体系长期受限于通信模块体积大、功耗高、易损毁等瓶颈,“纤维芯片”则让作战服化身分布式智能节点。

远在千里之外的联合指挥中心,屏幕上呈现的不再是抽象的蓝点标记,而是每位战士实时跳动的心率曲线、周边伽马射线强度热力图、红外特征识别后的敌方火力坐标,甚至包括头盔内微汗蒸发速率所推算的疲劳指数。

这就是真正的“全息战场映射”。当万亿次级算力如同天然纤维般融入战衣经纬,每一位前线士兵,都成为具备独立感知—决策—响应能力的移动战术终端。



在单根纤维上实现触控显示的信息交互功能

若将技术比作骨骼,资本便是奔涌其中的血脉。欧盟顶尖科技智库早已敏锐捕捉到这一趋势,在最新发布的《柔性电子织物产业白皮书》中明确指出:2026至2035年间,全球电子织物市场总值将飙升至2万亿欧元量级。

这个数字意味着什么?相当于再造一个接近德国全年GDP体量的新经济板块。我们正亲历一场历史性交汇——拥有数千年历史的纺织工业,与仅发展七十余载的半导体产业,在2026年的技术十字路口猛烈相撞。这不是简单叠加,而是从材料合成、纺丝工艺、织造逻辑到终端服务的全链条再造。

上游原料端,棉花与涤纶将让位于耐辐照、抗水解、高介电常数的特种功能高分子,它们将成为新时代的“柔性稀土”;中游制造端,传统印染车间正加速蜕变为配备黄光区与洁净等级的“纤维晶圆代工厂”;下游应用端,“卖衣服”的角色正被转型为整合穿戴传感、健康建模与行为干预的“生命数据服务商”。



谁主导“纤维芯片”的工艺标准制定权,谁就握有未来十年“穿戴操作系统”的定义权。在此关键赛道上,中国科研力量已率先确立实质性领先优势。

复旦大学此次成果,不仅是一项实验室突破,更是向全球产业链发出的清晰行动号令。华中科技大学陶光明教授对此评价一语中的:该路径在赋予纤维原生信息处理能力的同时,完整保留了其本质属性——柔软、可编织、可水洗、可贴身。

这句话看似平实,却承载千钧之力。从砖头式大哥大到铰链折叠屏,人类追求的“强大”,长久以来总是与坚硬、锋利、不可侵犯的工业质感绑定。我们习惯让身体去迁就机器,而这一次,机器第一次真正学会俯身贴近人体。



站在2026年的历史节点回望,我们或许正站在一个文明拐点之上:“硬核科技”正在经历一场静默而深刻的“软化革命”。长久以来,“强悍”常被等同于庞大体积、金属外壳与冰冷触感,但“纤维芯片”的诞生,以极具东方哲思的方式重新诠释了力量的本质——最深沉的韧性,往往蕴藏于最极致的柔软之中。

当芯片可以被缝入衬衫、经受洗衣机滚筒冲刷、在洗衣机脱水高速旋转中持续运算,当算力如呼吸般自然包裹肌肤却毫无存在感,这才是技术真正走向成熟的标志。

那根未被15吨重压碾断的纤细丝线,所承载的不仅是电流与指令,更是人类通往“无感智能”乌托邦的最后一道桥梁。

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