从意念操控机械臂、神经语言翻译,到帕金森、瘫痪等神经疾病精准诊疗,植入式脑机接口正从科幻构想走向现实应用。近日,西北工业大学常洪龙、吉博文科研团队宣布,其研发的三维锥形碳基软性大脑皮层电极阵列取得关键突破,成功破解长期制约行业发展的脑组织损伤、信号衰减、生物相容性差等核心难题,同时完成国际首次太空环境技术验证,为脑机接口的临床转化与航天应用开辟全新路径,彰显我国在微机电系统(MEMS)领域的顶尖创新实力。
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后排右四:第一作者 王炫棋;后排右五:通讯作者 吉博文
植入式脑机接口作为融合微纳制造、微电子、人工智能与脑科学的交叉前沿技术,是连接大脑神经网络与外部设备的信息“高速公路”,在神经康复、人机交互、航天医学等领域具备不可替代的战略价值。电极作为脑机接口的核心感知器件,直接决定信号采集质量与植入安全性。长期以来,传统金属电极难以适配大脑柔软曲折的生理结构,且一旦电极失灵,易引发脑组织炎症、信号失真等问题,成为制约技术落地的最大瓶颈,也是全球科研机构竞相攻坚的行业痛点。
针对这一“卡脖子”难题,西工大团队历经多年潜心攻关,创新研发出三维锥形碳基软性大脑皮层电极阵列。该器件采用“软底软针”一体化设计,能够高度贴合大脑皮层曲面,在零损伤的前提下实现高保真脑电信号采集。经测试验证,其信号采集精度、稳定性等关键指标较传统金属电极优化数百倍,同时具备优异的核磁兼容性,可配合超高场核磁共振设备同步使用,为临床诊疗中的多模态影像监测提供技术可能。目前,该电极已通过第三方医疗器械质量检验院认证,在生物相容性、长期植入稳定性等方面满足医用标准,为后续推进长期临床应用铺平了道路。
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三维锥形碳基软性皮层脑电电极阵列示意图
除医疗临床领域外,该技术在航天工程领域实现里程碑式突破。2025年12月,这款柔性电极搭载“迪迩五号·中国科技城号”空间试验器进入太空,完成国际首次无线植入式脑机接口设备在轨离体验证。在极端太空环境下,器件持续稳定采集模拟体液环境中的脑电信号,获取噪声水平、服役稳定性等核心数据,填补了该领域国际技术空白。未来,该技术将用于解析微重力、空间辐射等特殊环境对航天员大脑神经活动的影响机制,构建航天员脑健康监测与防护体系,为我国载人航天工程长期在轨任务提供关键技术支撑。
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电极阵列性能优势
西北工业大学在微机电系统领域深耕数十年,已形成国内领先、国际知名的科研创新梯队。在苑伟政、常洪龙教授的带领下,团队始终锚定国际学术前沿,聚焦国家重大战略需求,持续攻坚前沿交叉技术。依托学校在无人系统、人工智能、航空航天等领域的学科交叉优势,团队实现从基础研究、技术攻关到工程化验证的全链条创新,先后在脑机接口、柔性微传感器、航天微系统等方向取得一系列标志性成果。
依托这项重大技术突破,团队研究成果登上国际微机电系统领域顶级学术平台。在奥地利萨尔茨堡闭幕的第39届IEEE MEMS 2026国际会议上,团队提交的学术论文从全球400余篇高质量录用论文中脱颖而出,第一作者、西北工业大学2024级博士生王炫棋荣获最佳学生论文奖,并在大会现场作专题报告,向全球同行展示中国在柔性脑机接口器件领域的最新成果。
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IEEE MEMS 2026现场颁奖仪式
IEEE MEMS作为MEMS领域的国际顶级会议,被誉为行业技术发展“风向标”,汇聚全球顶尖科研力量与前沿成果。此次获奖是西工大继2016年斩获中国内地首篇IEEE MEMS最佳论文奖后,时隔十年以第一单位再度摘得此项重磅荣誉。此外,团队还先后在2018年、2021年、2025年斩获会议最佳论文提名奖,2022年以第二完成单位再获最佳论文奖,获奖总数稳居全国高校首位,充分印证西工大在MEMS基础研究与应用创新领域的持续领先地位,以及在国际学术界的影响力与认可度。
从实验室技术攻关到太空极端环境验证,从医疗器械质量认证到国际学术登顶,西工大团队以十年磨剑的科研坚守,实现脑机接口核心技术的跨越式突破。未来,团队将继续聚焦临床转化与航天应用两大方向,推进器件小型化、集成化与智能化升级,加快构建从核心器件到系统集成的完整技术体系,以硬核科技成果服务人民生命健康与国家重大战略,为实现高水平科技自立自强贡献西工大力量。
(中国日报陕西记者站 编辑:秦峰 通讯员:王翠萍 吉博文)
来源:中国日报网
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