融河丨身穿的衣服有望直接播放視頻，智能手套觸感堪比人體皮膚……我國自主研發(fā)的“纖維芯片”問世 研發(fā)團隊主創(chuàng)者之一為河南籍青年科學家陳培寧

本報訊（全媒體記者 王延輝 濮陽日報記者 楊少軍 袁冰潔）身穿的衣服能直接播放視頻，智能手套觸感堪比人體皮膚，一根細如發(fā)絲的纖維能完成腦電信號的探測與處理……這些并非“科幻場景”，也許不久就會成為你的真實體驗。

復(fù)旦大學纖維電子材料與器件研究院、高分子科學系彭慧勝/陳培寧團隊突破傳統(tǒng)芯片集成電路硅基研究范式，通過設(shè)計多層旋疊架構(gòu)，在彈性高分子纖維內(nèi)實現(xiàn)了大規(guī)模集成電路（簡稱“纖維芯片”），信息處理能力與一些經(jīng)典商業(yè)芯片相當，且具有高度柔軟、適應(yīng)拉伸扭曲等復(fù)雜形變、可編織等獨特優(yōu)勢。1月22日凌晨，相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然》（Nature）主刊。

“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，研發(fā)團隊主創(chuàng)者之一、河南籍“85后”青年科學家陳培寧道出研發(fā)初衷。

“就像手機、電腦離不開芯片，將不同功能的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，長期以來，纖維系統(tǒng)的集成普遍依賴連接硬質(zhì)芯片電路板，這與纖維柔軟、透氣、可編織的特點格格不入。因此，必須把信息處理模塊也做成纖維形態(tài)。”陳培寧介紹。

以此為研究方向，彭慧勝/陳培寧團隊創(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，同步啟動了“纖維芯片”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)得起拉伸和扭曲。”陳培寧直言研發(fā)中的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

經(jīng)過5年攻關(guān)，團隊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)定等多個難題，發(fā)展了可在彈性高分子上直接光刻集成電路的制備路線，實現(xiàn)了電阻、電容、二極管、晶體管等電子元件的高精度互連，光刻精度達到實驗室級光刻機最高水平。

“這款‘纖維芯片’不僅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、可編織的本質(zhì)特性。一根頭發(fā)絲般的纖維，可以集成傳感、處理、刺激反饋等閉環(huán)功能。”陳培寧說，這項研究成果有望為腦機接口、電子織物、虛擬現(xiàn)實、具身智能等新興產(chǎn)業(yè)變革發(fā)展提供有力支撐。

從“中華龍鄉(xiāng)”濮陽走出的陳培寧，2016年復(fù)旦大學博士畢業(yè)后，赴加拿大多倫多大學從事博士后研究，目前為復(fù)旦大學長聘教授，長期從事新型柔性電子材料、器件和人機交互應(yīng)用的研究，部分研究成果獲評“中國科學十大進展”、國際純粹與應(yīng)用化學聯(lián)合會“化學領(lǐng)域十大新興技術(shù)”等。