近段时间,复旦大学高分子科学系的彭慧胜教授,还有陈培宁副研究员带领团队,做了一项非常了不起的研究。他们成功把功能完整的大规模集成电路放在了一根弹性高分子纤维上,这一成果被命名为“纤维芯片”。这项突破性进展给柔性电子产业开辟了新的道路,这个研究结果在《自然》杂志上发表了。他们打破了传统集成电路的形式,给未来电子信息系统的发展奠定了基础。以往,人们常用的是以硅为基础的材料制作集成电路,但是这种技术遇到了瓶颈。随着可穿戴设备和医疗仪器等新兴应用越来越多,人们对电子器件的柔性和生物相容性要求越来越高。如何让承载信息处理核心功能的芯片也能变得柔软起来,成了全球科学家都在攻克的难题。 早在十多年前,复旦大学高分子科学系就开始布局“纤维器件”的研究,提出了这一概念。现在他们已经研发出了数十种新型纤维器件,还把部分成果推广到了市场上。不过团队意识到,如果要实现规模化应用,还得突破单一功能器件的局限,把不同功能的器件像搭积木一样高度集成。 他们跳出了传统思维模式,创造性地提出了“多层旋叠”的架构设计思想。把复杂的集成电路结构沿着纤维轴向精密堆叠起来,给纤维内部开辟出三维电路空间。这个过程非常艰难,但团队通过五年艰苦攻关终于自主发展出一套革命性的制备技术路线,成功实现了高精度、高密度电路制备。而且这套工艺和现有半导体制造工艺兼容。 团队还设计了标准化制备流程验证了规模制备可行性。测试结果显示这个“纤维芯片”性能非常好:晶体管密度达到每厘米10万个。在这种芯片上不仅可以执行复杂运算任务,还能经受住反复弯曲、拉伸、扭曲等极端形变测试后保持稳定性能。 这次研究成果展现了我国科学家在前沿交叉领域坚持长期基础研究、勇闯科技创新“无人区”的能力。他们从基础理论到制备工艺都实现了原创性突破,提升了我国在柔性电子学领域的国际话语权与核心竞争力。未来随着技术成熟完善,“纤维芯片”将深度赋能智能穿戴、健康医疗、人机交互等产业发展。