無需拿出手機(jī)，衣服袖口就能顯示導(dǎo)航？跑步時(shí)衣服可以直接顯示運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)甚至能夠播放視頻？1 月 22 日凌晨，復(fù)旦大學(xué)教授彭慧勝、陳培寧團(tuán)隊(duì)在 Nature 發(fā)表開年頂刊論文，他們?cè)斐鲆环N全新的纖維芯片，為上述場景的實(shí)現(xiàn)帶來了可能。

（來源：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09974-0）

傳統(tǒng)芯片以“片”為單位，但是本次纖維芯片卻是以“根”為單位。纖維芯片的直徑只有 0.3 毫米，比多數(shù)人的頭發(fā)還要細(xì)，但是里面卻集成了 10 萬個(gè)微型晶體管，信息處理能力媲美一些醫(yī)療植入式芯片。

（來源：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09974-0）

假如將纖維芯片的長度拓展到 1 米，其集成晶體管的數(shù)量有望提升至百萬級(jí)別，這將讓其能夠比肩經(jīng)典計(jì)算機(jī)中央處理器的集成能力。它可以承受 1 毫米半徑的彎曲、20% 的拉伸形變，也可以被隨意打結(jié)，被重達(dá) 15.6 噸的卡車壓過、甚至被水洗上百次之后，性能依然十分穩(wěn)定。

（來源：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09974-0）

纖維芯片還像毛線一樣柔軟，既可以彎曲也可以編織。這將讓未來的智能穿戴設(shè)備徹底改變模樣，它將讓 VR 手套可以精準(zhǔn)模擬觸感，醫(yī)療檢測設(shè)備可以像創(chuàng)可貼一樣貼在身上，同時(shí)還能完成腦信號(hào)的探測與處理。

（來源：復(fù)旦大學(xué)）

這款纖維芯片不僅可以存儲(chǔ)信息，還是一個(gè)完整的、微縮的信息處理中心。過去，制造一個(gè)能夠檢測心率的智能手環(huán)，可能需要一根纖維來測量心跳，一根纖維來供電，還需要連接一塊外部的硬質(zhì)芯片來處理數(shù)據(jù)。而纖維芯片則在具有彈性的高分子纖維內(nèi)實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模集成電路，讓供電、傳感、顯示和信號(hào)處理所有這些功能都被被集成到一根線里。

與此同時(shí)，纖維芯片的制備方法還可以和現(xiàn)有光刻工藝兼容，很有希望與產(chǎn)業(yè)界實(shí)現(xiàn)高效對(duì)接。目前，通過研發(fā)原型裝置該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)建立了標(biāo)準(zhǔn)化制備路線，初步實(shí)現(xiàn)了纖維芯片的實(shí)驗(yàn)室級(jí)別規(guī)模化制備?？偟膩碚f，纖維芯片突破了傳統(tǒng)硅基芯片的研究范式，為纖維電子系統(tǒng)開辟了全新的集成路徑，能為腦機(jī)接口、電子織物和虛擬現(xiàn)實(shí)等產(chǎn)業(yè)提供新的技術(shù)支持。

（來源：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09974-0）

兼容現(xiàn)有光刻工藝，智能穿戴革命在即

在這根纖維芯片里，有著不同的功能段：傳感段可以像皮膚一樣感受外界的觸摸、壓力甚至生物電信號(hào)；處理段內(nèi)部的纖維芯片可以快速處理傳感段傳來的信息并做出判斷；供電段能夠收集體溫差產(chǎn)生的電能并存起來給自己供電；顯示段就像微型的 LED 燈一樣，能把處理結(jié)果用光顯示出來。

（來源：復(fù)旦大學(xué)）

未來假如我們穿上一件使用這種纖維芯片編織而成的 T 恤，T 恤自己就能感知我們的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

這種 T 恤不僅有望在袖口顯示心率，甚至當(dāng)我們觸摸衣服的某個(gè)位置時(shí)還可以改變所顯示的圖案，而這一切都不需要連接手機(jī)或者任何外部設(shè)備，衣服自己就能完成從感知、到思考、再到反應(yīng)的整個(gè)閉環(huán)。

在開會(huì)之前衣服領(lǐng)子上顯示的內(nèi)容可以提醒下一個(gè)日程是什么，整件衣服也可以變成一塊柔軟的屏幕播放自己喜歡的視頻。能夠做到這些是因?yàn)槊扛w維里都有獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電路，衣服上的每一個(gè)像素點(diǎn)都能被單獨(dú)控制，故能實(shí)現(xiàn)像手機(jī)屏幕一樣精細(xì)的顯示效果。

這種纖維芯片還能用于打造更加友好的腦機(jī)接口。

當(dāng)前的腦機(jī)接口設(shè)備往往需要將探針植入大腦，然后再連接體外的一大堆硬邦邦的信號(hào)處理設(shè)備，既不方便也存在風(fēng)險(xiǎn)。而本次團(tuán)隊(duì)基于纖維芯片造出了一款超細(xì)的神經(jīng)探針纖維，直徑只有 50 微米差不多是頭發(fā)絲的一般那么細(xì)，但是上面卻集成了上千個(gè)微型電極和信號(hào)處理電路。

這款超細(xì)纖維能夠集成 1,024 通道/厘米的高密度傳感刺激電極陣列和信號(hào)與處理電路，所采集到的神經(jīng)信號(hào)信噪比達(dá)到 7.5db，基本和商用設(shè)備持平，同時(shí)它的柔性和腦組織大致相當(dāng)，生物相容性十分突出。

也就是說，這根極其柔軟的纖維可以更好地與大腦組織進(jìn)行兼容，并能直接在內(nèi)部處理微弱的腦電信號(hào)，然后將其轉(zhuǎn)換為清晰的指令，最終能讓未來的腦機(jī)接口更小巧、更安全和更高效。

纖維芯片也能帶來觸摸感更真實(shí)的虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)。

現(xiàn)在的 VR 手套里面塞滿了硬質(zhì)的傳感器和線路，戴久了又悶又勒，而且很難精準(zhǔn)地觸摸不同物體比如絲綢和木頭的真實(shí)質(zhì)感。使用纖維芯片編織的智能手套的話，它本身就像一層薄薄的棉布手套，透氣又柔軟。

它上面織入了密密麻麻的微小感應(yīng)點(diǎn)和刺激點(diǎn)。當(dāng)你在虛擬世界里抓起一個(gè)玻璃杯的時(shí)候，手套上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)會(huì)給你帶來精確的壓感；當(dāng)你撫摸一只虛擬小狗的時(shí)候，手套會(huì)讓你的指尖感受到毛茸茸的觸覺；游戲玩家佩戴纖維芯片做成的手套，可以逼真地觸摸虛擬道具；醫(yī)生戴著纖維芯片做遠(yuǎn)程手術(shù)，能夠清晰地感知臟器硬度。

目前，該團(tuán)隊(duì)正和復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院的合作者探索將纖維芯片用于心血管介入器械之中，未來有望幫助醫(yī)生更精準(zhǔn)地做手術(shù)。

（來源：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09974-0）

這款纖維芯片既保持了纖維本身柔軟和可編制的特性，也實(shí)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(dá)到了實(shí)驗(yàn)室級(jí)別光刻機(jī)的最高水平，未來可以將發(fā)光模塊和傳感模塊等集成在一根纖維上，形成無需外接設(shè)備的全閉環(huán)系統(tǒng)，最終有望實(shí)現(xiàn)自供能。

（來源：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09974-0）

靈感來自卷壽司

很多人可能都知道，傳統(tǒng)芯片是在堅(jiān)硬的硅片上雕刻出來密密麻麻的電路，這就像在石板上刻字一樣，但如果想把這樣的芯片穿在身上可能會(huì)覺得硌得慌。因此，把芯片做得像織物一樣柔軟，一直是該團(tuán)隊(duì)的努力目標(biāo)之一。

然而，在柔軟又有彈性的材料上蓋出來精密的電路大樓，還要保證這棟大樓在被拉伸、擰成麻花甚至被水洗之后都不會(huì)倒塌，是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

研究團(tuán)隊(duì)從卷壽司中獲得了靈感。他們找到了一張富有彈性的薄膜，然后使用非常精細(xì)的光刻技術(shù)畫出電路圖案，接著就像在紫菜上鋪好米飯和食材一樣，把這張薄膜卷起來形成了一根細(xì)長的纖維。這樣一來，纖維內(nèi)部就不再是一層，而是許多層電路疊在一起，這極大增加了空間利用率。基于這一原理，他們把這種方法叫做多層旋疊架構(gòu)。

（來源：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09974-0）

為了讓架構(gòu)更加穩(wěn)固，他們使用了以下兩個(gè)辦法：

首先是給電路穿上防護(hù)衣，即在電路周圍涂上一種特殊的材料，這樣一來既能保護(hù)電路又不會(huì)受到加工溶劑的傷害，同時(shí)還能像減震器一樣在纖維彎曲的時(shí)候分散壓力，給脆弱的電路帶來保護(hù)讓其不至于斷裂；

其次是增加地基的粘性，在卷曲薄膜的時(shí)候他們加入了一層半凝固的膠水層，卷后之后再讓它徹底固化，這時(shí)各層電路之間就會(huì)牢牢地粘在一起，無論怎么彎折都不會(huì)散開。通過這些巧思，他們最終做出了這款纖維芯片。

另據(jù)悉，該團(tuán)隊(duì)最初主要研究纖維太陽能電池和纖維鋰電池，十幾年來拓展出了包含發(fā)光、顯示、儲(chǔ)能和生物傳感在內(nèi)的 30 多種功能纖維器件，相關(guān)論文 7 次被 Nature 收錄，部分技術(shù)已被用于汽車廠商的終端產(chǎn)品上。

對(duì)于未來計(jì)劃，該團(tuán)隊(duì)希望打造出一種基于纖維芯片的電子織物，這種電子織物不是一種產(chǎn)品意義上的軟件，但在物理性質(zhì)上更像是一種真正的“軟”件。屆時(shí)，電子織物這種軟軟的物件或許能夠?qū)崿F(xiàn)像手機(jī)和電腦一樣高效的信息交互，讓普普通通的衣服也能實(shí)現(xiàn)一魚多吃。

參考資料：

相關(guān)論文 https://www.nature.com/articles/s41586-025-09974-0

https://sghexport.shobserver.com/html/baijiahao/2026/01/22/1698681.html

https://mp.weixin.qq.com/s/5mQ833bojmp7EpS9xHkafw

運(yùn)營/排版：何晨龍