復旦大學科研團隊在纖維電子領域取得重大突破,成功研發出具有革命性意義的“纖維芯片”。該成果突破了傳統芯片依賴硅基材料的局限,首次在彈性高分子纖維內部實現大規模集成電路集成,將供電、傳感、顯示、信號處理等功能整合于單根纖維中,為柔性電子系統開辟了全新發展方向。
研究團隊通過創新的多層旋疊架構技術,在保持纖維天然柔韌性的同時,實現了電阻、電容、二極管、晶體管等電子元件的高精度互連。實驗數據顯示,該技術光刻精度達到實驗室級光刻機頂尖水平,1毫米長度的纖維芯片可集成數萬個晶體管,信息處理能力媲美醫療植入式芯片。當纖維長度擴展至1米時,晶體管集成數量將突破百萬級,達到經典計算機中央處理器的集成水平。
這項發表于《自然》期刊的研究成果,首次驗證了纖維芯片實現數字、模擬電路運算的可行性。通過集成有機電化學晶體管,纖維芯片還能完成神經計算任務,為腦機接口、電子織物、虛擬現實等前沿領域提供關鍵技術支撐。研究人員特別指出,纖維芯片的柔韌特性使其在生物醫學領域具有獨特優勢,例如可制備出更細小、生物相容性更優的神經探針。
與傳統剛性芯片不同,纖維芯片無需外接設備即可形成全閉環系統。其自供能特性源于內部集成的發電模塊,這種設計使纖維電子設備具備獨立運行能力。實驗表明,基于該技術的纖維系統可同時實現發光、傳感、能量收集等多種功能,為可穿戴設備和智能紡織品開發帶來全新可能。
該研究團隊通過優化晶體管與電容、電阻的互連結構,顯著提升了纖維芯片的運算效率。在腦機接口應用場景中,超細纖維芯片可集成高密度電極陣列與信號預處理電路,有效降低組織損傷風險。這種技術突破為開發新一代神經接口設備提供了重要基礎,有望推動腦科學研究和臨床治療技術發展。















