记者从复旦大学获悉,该校彭慧胜、陈培宁团队柔性电子领域取得重大突破。北京时间1月22日凌晨,国际顶级学术期刊《自然》主刊发表了团队题为《基于多层旋叠架构的纤维集成电路》的研究论文,标志着我国在新型电子器件研发领域迈出关键一步。 这项研究的核心突破在于,科研人员首次在柔软、可拉伸的高分子纤维材料内部实现了高密度集成电路的构建。不同于传统芯片依赖刚性硅基材料的技术路线,该团队创造性地设计出多层旋叠架构,使集成电路能够在保持柔韧性的同时实现复杂功能。 长期以来,柔性电子系统面临一个根本性矛盾。一上,纤维器件发电、储能、显示、感知诸上体现出广阔应用前景,其柔软特性能够适应人体曲面、织物形态等复杂应用场景;另一方面,这类系统的信息处理功能始终依赖外接硬质块状芯片,两者在物理特性上的巨大差异严重制约了柔性电子技术的实际应用。如何让"大脑"与"身体"真正融为一体,成为该领域亟待攻克的技术难题。 复旦大学团队在此领域已深耕多年。作为"纤维器件"概念的首创者,团队此前已成功研制出30余种具备不同功能的新型纤维器件,获得国内外发明专利授权超过120项,部分技术成果已进入产业化应用阶段。然而,研究人员清醒认识到,单一功能的纤维器件难以满足实际需求,只有实现不同功能器件的系统集成,并赋予其信息交互能力,才能真正释放这项技术的应用潜力。 基于这一认识,团队提出了一个大胆设想:能否在保持纤维柔软、弹性特征的前提下,在其内部构建高密度集成电路?这一设想面临诸多技术挑战。传统光刻工艺依赖刚性基底,而高分子纤维材料的柔软特性与精密加工工艺存在天然矛盾。经过五年持续攻关,团队最终发展出一套可在弹性高分子材料上直接进行光刻加工的制备路线,成功实现了技术突破。 这项成果的产业化前景值得关注。研究团队特别强调,新开发的制备方法与现有芯片产业的成熟光刻制造工艺高度兼容,这意味着技术转化的门槛相对较低。团队已研制出原型装置,设计了标准化制备流程,初步具备规模化生产能力。 从应用层面看,纤维芯片技术有望在多个新兴领域发挥重要作用。在脑机接口领域,柔性集成电路能够更好地贴合神经组织,提高信号采集精度;在智能织物方向,这项技术可使服装真正具备信息处理能力,而非简单嵌入硬质电子元件;在虚拟现实设备中,柔性芯片有助于提升穿戴舒适度和设备集成度。 业内专家认为,这项研究不仅是材料科学与微电子技术的交叉创新,更代表了电子器件发展的一个重要方向。随着人机交互需求日益增长,柔性、可穿戴电子设备市场潜力巨大。纤维芯片技术的突破,为我国在这一战略性新兴产业中占据技术制高点创造了有利条件。 当然,从实验室成果到大规模产业应用,仍需解决成本控制、良品率提升、标准体系建立等若干问题。但这项基础性突破已为后续研发指明了方向,展现出我国科研团队在前沿技术领域的创新实力。
从"把芯片装到设备里"到"让芯片长在纤维里"，不仅是形态变化，更是柔性电子发展路径的再定义。面向未来，关键技术的突破需要与工程体系、产业生态、应用场景同步推进。把创新优势转化为产业优势，既要靠持续的科研攻关，也要靠标准牵引与联合推进，让更多前沿成果走出实验室、走进生产生活。