中國科學(xué)家首創(chuàng)“纖維芯片” 柔性電子新突破

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2026-01-23 11:48:42 證券時(shí)報(bào)網(wǎng)

復(fù)旦大學(xué)團(tuán)隊(duì)在纖維上實(shí)現(xiàn)了高效信息處理功能，同時(shí)保持了纖維器件柔軟、適應(yīng)復(fù)雜形變和可編織等特性。1月22日凌晨，彭慧勝/陳培寧團(tuán)隊(duì)的研究成果在《自然》主刊發(fā)布，該成果突破傳統(tǒng)芯片集成電路硅基研究范式，通過設(shè)計(jì)多層旋疊架構(gòu)，在彈性高分子纖維內(nèi)實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模集成電路（簡(jiǎn)稱“纖維芯片”）。

這種“纖維芯片”的信息處理能力與一些經(jīng)典的商業(yè)芯片相當(dāng)，并且具有高度柔軟、適應(yīng)拉伸扭曲等復(fù)雜形變以及可編織的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，有望為腦機(jī)接口、電子織物、虛擬現(xiàn)實(shí)等新興產(chǎn)業(yè)變革提供有力支撐。陳培寧表示，他們的目標(biāo)不是取代現(xiàn)有芯片，而是希望面向新興領(lǐng)域應(yīng)用場(chǎng)景，提供一個(gè)可能的新路徑。從2020年起，他們?cè)谘邪l(fā)織物顯示器件的同時(shí)，同步啟動(dòng)“纖維芯片”的攻關(guān)。

過去纖維電子系統(tǒng)的集成范式普遍依賴連接硬質(zhì)塊狀的芯片電路，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)電路連接復(fù)雜且不穩(wěn)定，與纖維柔性、透氣性、輕量化、穿戴舒適性等應(yīng)用要求存在根本矛盾，極大限制了纖維器件領(lǐng)域發(fā)展?！袄w維芯片”則有望擺脫對(duì)外部信息處理設(shè)備的依賴，在多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出獨(dú)特應(yīng)用前景。例如在腦機(jī)接口領(lǐng)域，基于“纖維芯片”技術(shù)，可以在一根像頭發(fā)絲細(xì)的纖維內(nèi)集成“傳感-信號(hào)處理-刺激輸出”閉環(huán)功能系統(tǒng)。初步驗(yàn)證表明，直徑低至50微米的超細(xì)纖維上，可以同時(shí)集成高密度傳感-刺激電極陣列與信號(hào)預(yù)處理電路，具有與腦組織相當(dāng)?shù)娜嵝院土己玫纳锇踩裕杉纳窠?jīng)信號(hào)信噪比與商用外部信號(hào)預(yù)處理設(shè)備相當(dāng)。該纖維系統(tǒng)有望為腦科學(xué)和腦神經(jīng)疾病診斷與治療提供新工具。

在電子織物領(lǐng)域，“纖維芯片”有望無需外接處理器，直接編織構(gòu)建柔軟、透氣的全柔性電子織物系統(tǒng)。例如，借助“纖維芯片”內(nèi)置的有源驅(qū)動(dòng)電路，可在織物中實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)像素顯示。在虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域，目前觸覺接口高度依賴塊狀硬質(zhì)信號(hào)處理模塊，導(dǎo)致與皮膚柔性表面貼合度不足，難以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)細(xì)致的信號(hào)采集與輸出?；凇袄w維芯片”所構(gòu)建的智能觸覺手套，兼具高柔性與透氣性，與普通織物無異。

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