復旦大學科研團隊在纖維電子領域取得重大突破,成功研制出具有大規模集成電路功能的彈性高分子纖維。這項突破性成果近日發表于國際頂級學術期刊《自然》,標志著我國在柔性電子器件領域邁入世界前沿行列。
研究團隊通過創新設計多層旋疊架構,在保持纖維原有柔韌特性的基礎上,實現了與商用芯片相當的信息處理能力。這種新型"纖維芯片"突破了傳統硬質芯片的物理限制,可承受毫米級彎曲半徑、30%拉伸形變及高密度扭轉,在極端環境下仍能保持穩定性能。實驗數據顯示,經過卡車碾壓、水洗浸泡等嚴苛測試后,纖維器件的電路功能依然完整。
該技術的核心優勢在于解決了纖維電子系統長期面臨的集成難題。傳統方案需外接硬質芯片模塊,導致系統存在連接不穩定、穿戴舒適性差等缺陷。研究團隊將傳感、處理、刺激輸出等功能集成于單根纖維內部,構建出完整的閉環系統。以腦機接口應用為例,直徑僅50微米的超細纖維可同時集成高密度電極陣列與信號預處理電路,其神經信號采集質量達到商用設備水平,為腦疾病診療提供了全新工具。
在可穿戴設備領域,這種全柔性電子織物系統展現出巨大潛力。研究人員演示了內置有源驅動電路的動態顯示織物,其柔軟透氣特性與普通面料無異,卻能實現像素級圖像顯示。針對虛擬現實場景開發的智能觸覺手套,通過纖維芯片直接處理觸覺信號,解決了硬質模塊與皮膚貼合度不足的行業痛點,在遠程醫療手術等精密操作中具有重要應用價值。
這項跨學科成果凝聚了材料科學、微電子工程與醫學等多領域智慧。研究團隊歷時六年攻關,構建了從化學合成到中試驗證的完整技術鏈條,在半導體材料制備、三維電路集成等關鍵環節取得多項專利。團隊成員透露,當前正在探索二維材料與纖維芯片的融合路徑,旨在進一步提升器件集成密度與功能復雜性。
據介紹,該技術已建立自主知識產權體系,相關標準制定工作正在推進。研究團隊表示,纖維芯片的規模化應用需要材料、制造、醫療等產業的協同創新,目前正與多家企業開展合作研發,重點突破柔性電子系統的量產工藝與可靠性驗證等關鍵問題。











