你能否想象，未來(lái)的衣服有望直接播放視頻，智能手套觸感堪比人體皮膚，甚或一根細(xì)如發(fā)絲的纖維能完成腦電信號(hào)的探測(cè)與處理……這些并非“科幻場(chǎng)景”。
1月22日凌晨，復(fù)旦大學(xué)纖維電子材料與器件研究院、高分子科學(xué)系彭慧勝/陳培寧團(tuán)隊(duì)相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然》（Nature）主刊。該團(tuán)隊(duì)突破傳統(tǒng)芯片集成電路硅基研究范式，率先通過(guò)設(shè)計(jì)多層旋疊架構(gòu)，在彈性高分子纖維內(nèi)實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模集成電路，標(biāo)志著“纖維芯片”從概念變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，我國(guó)原始創(chuàng)新和關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)獲得重要進(jìn)展。
10余年來(lái)，該研究團(tuán)隊(duì)從纖維太陽(yáng)能電池、纖維鋰電池起步，已研發(fā)出30余種新型纖維器件，部分成果已初步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。
纖維電池織物
發(fā)光纖維織物
“傳統(tǒng)芯片是硬質(zhì)、片狀的，能不能把它做成柔軟的纖維？”1月25日，團(tuán)隊(duì)成員陳培寧談及研發(fā)初衷。
“就像手機(jī)、電腦離不開(kāi)芯片，將不同功能纖維器件形成完整的系統(tǒng)，具備信息交互功能，必須有自己的‘大腦’——能夠處理信息的芯片模塊。然而，長(zhǎng)期以來(lái)，纖維系統(tǒng)的集成普遍依賴(lài)連接硬質(zhì)芯片電路板，這與纖維本身柔軟、透氣、可編織的特點(diǎn)格格不入。因此，必須把信息處理模塊也做成纖維形態(tài)?！标惻鄬幗榻B。
“纖維芯片”概念圖
以此為初衷，彭慧勝/陳培寧團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地提出“纖維芯片”的概念，從2020年起，在研發(fā)織物顯示器件的同時(shí)，同步啟動(dòng)“纖維芯片”科研攻關(guān)。
“在彈性高分子上做高密度集成電路，好比在坑坑洼洼的軟泥地上蓋高樓，還要讓高樓經(jīng)得起拉伸扭曲?！标惻鄬幍莱鲅邪l(fā)中的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。
經(jīng)過(guò)5年攻關(guān)，團(tuán)隊(duì)先后攻克了彈性高分子表面平整化、耐溶劑侵蝕、形變下電路層穩(wěn)定等多個(gè)難題，實(shí)現(xiàn)了電阻、電容、二極管、晶體管等電子元件的高精度互連，光刻精度達(dá)到了實(shí)驗(yàn)室級(jí)光刻機(jī)最高水平。
這款“纖維芯片”有望拓開(kāi)更為廣闊的“應(yīng)用藍(lán)?！??！八粌H具有多種信息處理功能，還保持了纖維高度柔軟、可拉伸扭曲、可編織的本征特性。一根頭發(fā)絲般的纖維，就能集成傳感、處理、刺激反饋等閉環(huán)功能?！标惻鄬幷f(shuō)，這項(xiàng)研究成果有望為腦機(jī)接口、電子織物、虛擬現(xiàn)實(shí)、人形機(jī)器人、具身智能等新興產(chǎn)業(yè)變革發(fā)展提供有力支撐。
團(tuán)隊(duì)合影
據(jù)悉，陳培寧是一名濮陽(yáng)籍青年科學(xué)家。他1987年出生于華龍區(qū)孟軻鄉(xiāng)，高中先后就讀于濮陽(yáng)外國(guó)語(yǔ)學(xué)校和油田第三高級(jí)中學(xué)，2016年復(fù)旦大學(xué)博士畢業(yè)后，赴加拿大多倫多大學(xué)從事博士后研究，目前為復(fù)旦大學(xué)長(zhǎng)聘教授、國(guó)家級(jí)人才計(jì)劃獲得者，長(zhǎng)期從事新型柔性電子材料、器件和人機(jī)交互應(yīng)用研究工作，曾獲中國(guó)化學(xué)會(huì)青年化學(xué)獎(jiǎng)等學(xué)術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)，部分研究成果獲評(píng)“中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展”、國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)“化學(xué)領(lǐng)域十大新興技術(shù)”等。（來(lái)源：《濮陽(yáng)日?qǐng)?bào)》微信公眾號(hào)）
