北京
中国科学院院士、东华大学教授朱美芳与东华大学研究员王刚等，通过“微流控”编码纺丝，将电子器件及其连接关系融入连续纤维的内部结构，实现纤维成形与电路构筑同步进行，让纤维本身成为电路，这意味着编织机器人电子皮肤成为可能。相关成果近日发表于国际期刊《自然·电子学》(Nature Electronics)。
具身智能的高速发展，需要电子系统适应机器人的复杂形态与运动变化。柔软、可弯曲的纤维，为电子功能融入这些结构提供了新的载体。然而，从单个纤维器件走向功能电路，必须同时解决材料排布、器件结构和电连接问题。如何在纤维成形过程中将这些环节协同起来，成为纤维电子走向系统集成的关键。
面对这一挑战，王刚等研究人员通过精密流体设计，将电路布局转化为纺丝程序。在纤维横截面上，调控导电、绝缘、发光或半导体材料的流体性质，形成稳定的不同功能层。而在沿纤维长度的方向上，通过调节各路纺丝液的输入，使功能层按照设计连续或间断，形成器件之间的电连接。
这一过程以流体编码电路的方式，将设计好的材料组合与流体输入程序“写入”纤维内部的器件结构与连接关系。由此，纤维的材料层次、器件结构和电路互连，随着成形过程共同建立，让纤维本身成为电路。
基于这一创新性的纺丝平台，团队构筑了彩色电致发光、模拟信号处理、数字逻辑运算和非接触空间感知等模块，并进一步将晶体管、电阻、电容等不同类型器件按设计互连，在单根纤维内实现可调滤波电路、反相器等电路功能。
基于此，这项研究从多类功能模块的分别构筑，推进到不同器件在纤维内协同工作的电路集成，展示了按功能需求设计和制造纤维电路的能力，从而为纤维电子进一步组合感知、处理等功能，提供了可拓展的电路基础。
(来源：解放日报 记者 徐瑞哲)
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