纖維晶片問世 腦機虛擬現實新思路 復大研究登頂級學術期刊 可拉伸彎曲如「第二皮膚」

【明報專訊】上海復旦大學團隊全球首創「纖維晶片」，研究成果22日發表在最新一期國際頂級學術期刊《自然》（Nature）。纖維晶片在彈性高分子纖維內像「壽司卷」一樣集成大規模電路，性能與部分醫用植入式晶片相當。該研究為腦機接口、電子織物、虛擬現實等領域提供新思路。醫生戴着含晶片的智能觸覺手套實施遠程手術，能清晰感知人體觸感；遊戲玩家佩戴時，能逼真觸摸虛擬道具，猶如擁有「第二皮膚」。

復旦大學高分子科學系教授、纖維電子材料與器件研究院先進材料實驗室研究員陳培寧表示，纖維系統外接傳統晶片，就像給衣服縫上一塊硬板，既不舒服也不穩定，團隊從2020年開始挑戰直接在纖維內部直接造出晶片。相較傳統晶片，纖維晶片最大優勢在於具有優異的柔性，可耐受彎曲、拉伸、扭曲等複雜形變，能承受1毫米半徑彎曲、30%拉伸形變等變形，甚至在經過水洗、高低溫、卡車碾壓後，仍能正常工作。

更精準模擬力學觸感 助醫生施手術

纖維晶片從材料、結構到應用場景與傳統晶片都不一樣，復旦大學高分子科學系教授、纖維電子材料與器件研究院先進材料實驗室負責人彭慧勝表示，纖維晶片的意義並非取代現有的矽基晶片，而是提供新思路。在腦機接口領域，纖維晶片可在直徑低至50微米的超細纖維上集成的高密度傳感-刺激電極陣列與信號預處理電路，收集到的神經信號信噪比達7.5db，同時具備與腦組織相當的柔性，生物相容性良好。

在虛擬現實領域，基於纖維晶片的智能觸覺手套兼具全柔性與透氣性，可集成高密度傳感與刺激陣列，更精準模擬不同物體的力學觸感。研究團隊正探索將纖維晶片技術應用到心血管介入器械中，有望輔助醫生更精準地完成手術。

電子織物方面，高分子科學系博士生、論文第一作者陳珂表示，纖維晶片讓電子織物能夠顯示動態畫面、實現觸控交互，功能超越過去只能顯示簡單圖案。陳培寧表示，希望基於纖維晶片的電子織物能像手機、電腦一樣。

長度增至1米可達電腦CPU水平

按照目前實驗室級1微米的光刻加工精度，如果將纖維晶片的長度增加到1米，則有望達到與電腦中央處理器相當的水平。基於纖維晶片，未來還能將發光、傳感等模塊直接集成在一根纖維上，形成無需外接設備的全閉環系統，甚至實現自供能。

陳珂說，之前對集成電路和晶片一無所知，也因此「很敢去想」，想嘗試「把它做軟」，用到一些傳統晶片沒有辦法用到的地方，比如人的皮膚。

研究團隊目前初步實現纖維晶片的實驗室級規模化製備，與工業量產仍有相當距離。陳培寧表示，實驗室採用的製備方法與現有光刻工藝兼容，有望高效對接產業。該團隊從事纖維電子材料與器件領域，曾研製出纖維電池、織物顯示器等，讓衣物儲能、發光。

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