复旦大学成功研制可计算纤维 柔性电子技术实现重大突破

问题——智能穿戴长期受“硬件外置”限制。近年来,发光服饰、健康监测贴片等产品不断出现,但多数方案仍依赖外接芯片、导线和硬质模块:一方面影响舒适度与透气性,难以兼顾日常穿着所需的柔软与耐久;另一方面弯折、洗涤、拉伸等场景下可靠性不足,智能功能往往停留在“局部外挂”,难以真正融入织物本体。 原因——关键在于电子系统与纤维材料的结构差异。传统芯片制造以平面工艺和刚性基底为核心,便于在硅片上实现高密度器件集成;纺织品则强调纤维级的柔软、可编织与可形变。两类体系在尺寸尺度、结构形态与受力方式上差异明显,使“把复杂电路做进一根纤维”长期面临空间不足、器件互连困难、制备一致性不易保证等问题。 影响——“多层旋叠”架构为纤维级集成提供新路径。复旦团队提出并实现多层旋叠式纤维集成电路架构:将微型器件以类似多层堆叠的方式在纤维内部高密度排布,使头发丝般的纤维内也能容纳数量可观的电子元件,从而具备信息处理能力。更重要的是,该方法与现有芯片工艺兼容,为后续放大制造提供了工艺基础。实验显示,这种纤维在弯曲、打结、拉伸甚至受重压等情况下仍能保持功能稳定,为纺织品“经得起穿、洗、折”的实际需求提供了可靠支撑。 对策——推动智能化从“拼装式”向“原生式”转变。基于这类纤维,研究者在单根纤维上实现感知、供电、信息处理与显示等闭环系统,外部无需连接笨重电子模块即可完成交互控制。例如触摸即可触发发光明暗变化,体现“纤维即系统”的集成思路。面向应用落地,下一步关键在于:一是围绕纺织工艺建立标准化的编织、封装与连接方案,使纤维系统稳定进入面料结构;二是完善耐水洗、耐汗液、耐摩擦等测试体系,形成面向消费级与医疗级的分级指标;三是与产业链合力推进规模化制备与成本下降,打通从实验室样品到量产产品的“最后一公里”。 前景——在医疗、穿戴与沉浸式交互领域打开增量空间。医疗上,超细、柔软且具备信号采集与处理能力的纤维器件,为神经信号长期监测、微创植入探针等提供了新的器件形态,有望提升生物相容性与长期稳定性。穿戴方面,若纤维级电路能够织物中实现大面积、可重复制造,有机会带来更轻、更软、更透气的智能服装,让显示图案、环境感知、运动监测等功能真正成为衣物本体的一部分。虚拟现实与人机交互上,以此类纤维编织的手套等装备可在触觉反馈、动作捕捉与实时处理上实现更自然的交互体验,推动沉浸式应用从“设备驱动”向“材料驱动”演进。,数据安全、功耗管理与使用场景规范也将成为产业化过程中需要同步解决的新课题。

从“中国制造”到“中国智造”,这项突破不仅展现了我国在新材料领域的原创能力,也提示了信息技术与传统产业融合的广阔空间。当科技真正“织入”生活,改变的可能不只是穿着方式,更是人机交互的基本形态。这场由一根纤维引发的变革,正在悄然勾勒未来的应用图景。