智能設(shè)備的“柔性化”始終卡在一個關(guān)鍵瓶頸：作為“大腦”的芯片，長久以來都是硬質(zhì)的。復旦大學彭慧勝/陳培寧團隊成功在彈性高分子纖維內(nèi)部，構(gòu)建出大規(guī)模集成電路，研發(fā)出全新的“纖維芯片”，為解決“柔性化”難題提供了新的有效路徑。這項成果于1月22日發(fā)表在國際期刊《自然》上。

圖為成卷的“纖維芯片”。復旦大學供圖

傳統(tǒng)芯片的制造，主要是在平整穩(wěn)定的硅片上構(gòu)建高密度集成電路。而復旦團隊的思路是“重構(gòu)形態(tài)”——他們提出“多層旋疊架構(gòu)”。“這好比把一張畫滿精密電路的平面圖紙，螺旋式地嵌入一根細線中?！闭撐牡谝蛔髡?、博士生王臻如此比喻。該設(shè)計使纖維內(nèi)部的空間得到極致利用，實現(xiàn)了一維受限尺寸內(nèi)的高密度集成。

“纖維芯片”虛擬現(xiàn)實應(yīng)用示意圖和實物圖。復旦大學供圖

然而，在柔軟、易變形的纖維中制造高精度電路，難度無異于在“軟泥地”里蓋高樓。為此，團隊開發(fā)了與目前光刻工藝有效兼容的制備路線。他們首先采用等離子體刻蝕技術(shù)，將彈性高分子表面“打磨”至低于1納米的粗糙度，有效滿足商業(yè)光刻要求。隨后，在彈性高分子表面沉積一層致密的聚對二甲苯膜層，為電路披上一層“柔性鎧甲”。這層保護膜不僅可以有效抵御光刻中所用極性溶劑對彈性基底的侵蝕，還能緩沖電路層受到的應(yīng)變，確保纖維芯片在反復彎折、拉伸變形后，電路層結(jié)構(gòu)和性能依然穩(wěn)定。

相關(guān)制備方法可與目前成熟的芯片制造工藝有效兼容，為其從實驗室走向規(guī)?；苽浜蛻?yīng)用奠定了堅實基礎(chǔ)。

該成果有望為纖維電子系統(tǒng)的集成提供新的路徑，有望實現(xiàn)從“嵌入”到“織入”的轉(zhuǎn)變，助力腦機接口、電子織物、虛擬現(xiàn)實等新興領(lǐng)域的變革發(fā)展。