复旦大学科研团队在纤维电子领域取得重大突破,成功研发出具有革命性意义的“纤维芯片”。该成果突破了传统芯片依赖硅基材料的局限,首次在弹性高分子纤维内部实现大规模集成电路集成,将供电、传感、显示、信号处理等功能整合于单根纤维中,为柔性电子系统开辟了全新发展方向。
研究团队通过创新的多层旋叠架构技术,在保持纤维天然柔韧性的同时,实现了电阻、电容、二极管、晶体管等电子元件的高精度互连。实验数据显示,该技术光刻精度达到实验室级光刻机顶尖水平,1毫米长度的纤维芯片可集成数万个晶体管,信息处理能力媲美医疗植入式芯片。当纤维长度扩展至1米时,晶体管集成数量将突破百万级,达到经典计算机中央处理器的集成水平。
这项发表于《自然》期刊的研究成果,首次验证了纤维芯片实现数字、模拟电路运算的可行性。通过集成有机电化学晶体管,纤维芯片还能完成神经计算任务,为脑机接口、电子织物、虚拟现实等前沿领域提供关键技术支撑。研究人员特别指出,纤维芯片的柔韧特性使其在生物医学领域具有独特优势,例如可制备出更细小、生物相容性更优的神经探针。
与传统刚性芯片不同,纤维芯片无需外接设备即可形成全闭环系统。其自供能特性源于内部集成的发电模块,这种设计使纤维电子设备具备独立运行能力。实验表明,基于该技术的纤维系统可同时实现发光、传感、能量收集等多种功能,为可穿戴设备和智能纺织品开发带来全新可能。
该研究团队通过优化晶体管与电容、电阻的互连结构,显著提升了纤维芯片的运算效率。在脑机接口应用场景中,超细纤维芯片可集成高密度电极阵列与信号预处理电路,有效降低组织损伤风险。这种技术突破为开发新一代神经接口设备提供了重要基础,有望推动脑科学研究和临床治疗技术发展。




