撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

纖維電子設(shè)備正在將傳統(tǒng)纖維和服裝轉(zhuǎn)變?yōu)?strong>新一代可穿戴設(shè)備，這些設(shè)備能夠主動與人體和環(huán)境互動，從而塑造未來生活。

如今，纖維電子設(shè)備已實現(xiàn)了幾乎所有期望的功能，例如供電、傳感和顯示功能。然而，可行的信號處理纖維——作為構(gòu)建類似任何電子產(chǎn)品的智能交互纖維系統(tǒng)的核心——仍然是缺失的關(guān)鍵部分。

2026 年 1 月 21 日，復(fù)旦大學(xué)彭慧勝院士、陳培寧研究員作為通訊作者（王臻、陳珂、施翔為論文共同第一作者），在Nature期刊發(fā)表了題為：Fibre integrated circuits by a multilayered spiral architecture 的研究論文。

該研究突破傳統(tǒng)芯片硅基研究范式，率先提出并制備了“纖維芯片”，在彈性的高分子纖維內(nèi)實現(xiàn)大規(guī)模集成電路，成功將供電、傳感、顯示、信號處理等多功能集成于一根纖維之內(nèi)，為纖維電子系統(tǒng)開辟全新的集成路徑，有望為腦機接口、電子織物、虛擬現(xiàn)實可穿戴設(shè)備等新興產(chǎn)業(yè)提供強有力的技術(shù)支撐。

在這項最新研究中，研究團隊通過創(chuàng)建具有前所未有的微器件密度和多模態(tài)處理能力的纖維集成電路（FIC）來填補纖維電子設(shè)備在信號處理中的空白。

研究團隊跳出了“僅利用纖維表面”的慣性思維，提出多層旋疊架構(gòu)（multilayered spiral architecture）的設(shè)計思路，就像“卷壽司”一樣，先在彈性高分子表面完成高精度微納加工，再把它“卷”成纖維形態(tài)，形成多層螺旋式旋疊結(jié)構(gòu)，從而在纖維內(nèi)部構(gòu)建多層集成電路，最大化地利用纖維內(nèi)部空間。

“纖維芯片”概念圖

這種“纖維芯片”的集成密度達到每厘米10萬個晶體管，有效滿足了交互纖維系統(tǒng)的需求?！袄w維芯片”不僅可以處理類似于典型商業(yè)算術(shù)芯片的數(shù)字和模擬信號，還能實現(xiàn)與最先進內(nèi)存圖像處理器相媲美的高識別精度神經(jīng)計算。

“纖維芯片”的結(jié)構(gòu)

研究它進一步證實，“纖維芯片”在惡劣使用條件下保持穩(wěn)定，而這些條件是笨重和平面設(shè)備難以承受的，例如重復(fù)彎曲和磨損 10000 次、拉伸 30%、每厘米扭轉(zhuǎn) 180 度，甚至被重達 15.6 噸的集裝箱卡車碾壓。

“纖維芯片”的穩(wěn)定性和耐久性

“纖維芯片”的實現(xiàn)，使得在單根光纖中構(gòu)建閉環(huán)系統(tǒng)成為可能，無需任何外部剛性且笨重的信息處理器。

研究團隊進一步證明，這種完全靈活的纖維系統(tǒng)為許多尖端應(yīng)用所需的交互模式鋪平了道路，例如腦機接口、智能織物和虛擬現(xiàn)實可穿戴設(shè)備（例如支持遠程手術(shù)的智能觸覺手套）。該研究提出的新見解，可促進纖維設(shè)備向智能系統(tǒng)的發(fā)展。

智能纖維系統(tǒng)的集成與應(yīng)用

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09974-0