中國髮絲般細的纖維切片將電腦級加工引入可洗面料
中國科學家開發出完全柔性的纖維芯片，將完整的電子電路嵌入到像頭髮絲一樣細的纖維中。這一進步使電子紡織品更接近於計算機和顯示器的功能，同時保持柔軟、可拉伸和可機洗。據《南華早報》報導，這一突破來自上海復旦大學的一個研究小組。在中國科學院彭惠生的帶領下，該小組花了十多年的時間重新思考電子電路如何超越剛性矽晶圓的存在。研究人員沒有將扁平芯片附著在織物上，而是構建了成為織物本身的計算系統。傳統的微芯片依賴於剛性的平面基板。復旦大學團隊用能夠容納完整電子電路的彈性基板取代了這種方法。然後研究人員將這些基材捲成線狀纖維，形成所謂的纖維集成電路（FIC）。每根纖維的厚度大致相當於人類頭髮的厚度。儘管尺寸很大，但光纖的晶體管密度達到了每厘米 100,000 個。該級別符合傳統處理器中使用的超大規模集成的行業標準。在當前實驗室光刻技術的限制下，光纖已經支持有意義的計算任務。一顆1毫米的光纖芯片可以集成數万個晶體管，其信息處理能力可與某些醫療植入芯片相媲美。延長光纖長度可顯著提高計算能力。一米長的光纖可以集成數百萬個晶體管，接近經典計算機中央處理單元的規模。納米級光刻技術的未來進步可能會進一步提高集成密度。與早期主要關注電力傳輸或傳感的光纖電子器件不同，新型光纖可充當完整的微計算機系統。每條鏈都集成了電阻器、電容器、二極管和晶體管，並具有高精度互連。該系統處理數字和模擬信號。它還支持圖像識別任務的神經式計算，與現代內存圖像處理器的性能相匹配。專為現實世界的磨損而設計 研究人員設計的纖維能夠承受剛性芯片難以生存的條件。在測試中，FIC 經受了超過 10,000 次彎曲和磨損循環。每厘米可拉伸 30%，扭曲 180 度。經過 100 多次洗滌循環後，纖維仍保持功能。它們能承受高達 100 攝氏度（212 華氏度）的溫度，並能在 15.6 噸集裝箱卡車下方的壓縮下倖存下來。這些結果使團隊能夠將電源、傳感、計算和顯示功能集成到一根獨立的光纖中。這消除了智能服裝中對笨重外部芯片或佈線的需要。邁向集成系統 在過去的十年裡，該團隊已開發出30多種功能性光纖器件。其中包括用於能量存儲、發電、發光、顯示和生物傳感的光纖。研究人員現已在實驗室展示了纖維芯片的早期可擴展製造。這表明現有基礎設施可以支持未來的大規模生產。該團隊寫道：“這種完全靈活的光纖系統為腦機接口、智能紡織品和虛擬現實可穿戴設備等尖端應用所需的交互模式鋪平了道路。”該研究發表在《自然》雜誌上。
已发布: 2026-01-23 23:45:00
