西电科研团队突破异质纤维电子器件制造:50微米多功能“智能纤维”实现连续化制备

柔性电子技术快速发展的背景下,如何在微观尺度实现多功能集成,仍是行业面临的关键难题。传统电子器件受刚性结构和体积所限,难以满足医疗监测、智能穿戴等领域对微型化、柔性化的需求。 围绕这个问题,西安电子科技大学保宏教授团队在研究中梳理出微纳纤维表面异质材料集成的三大障碍:材料结合稳定性不足、功能层均匀性难以控制、对机械形变的耐受性不够。这些因素使现有方法很难在保持纤维柔韧性的同时实现多功能集成。 研究团队提出“连续液相加工工艺”作为解决方案。该工艺以弹性纤维为基底——通过精细的界面工程控制——实现液态金属导电层与生物感知功能层的稳定复合。实验数据显示,新工艺制备的多功能电子纤维直径最小可达50微米,单次制备长度可达50米,并表现出良好的机械稳定性——在反复弯折条件下,其电阻变化率明显低于传统金属导线。 该技术的应用效果已在多项实验中得到验证。在医疗监测上,团队将纤维电极贴附于人体前臂,采集到清晰的心电与肌电信号,且运动干扰下的表现优于传统凝胶电极。通过四通道肌电采集系统与机器学习算法结合,手势识别准确率更提升。在神经调控实验中,将纤维器件植入大鼠坐骨神经后,电刺激触发成功率接近稳定可控水平,为脑机接口等方向提供了新的器件形态与实现路径。 业内专家认为,该成果反映了我国在柔性电子领域的实质性进展。与国际同类研究相比,该方案在制造流程与功能集成度上更具优势,尤其在规模化制备可行性上的提升,为后续产业化提供了支撑。 展望未来,这项技术有望在三个方向形成应用突破:一是推动智能纺织品升级,开发具备健康监测功能的日常穿戴产品;二是拓展医疗电子场景,发展新一代植入式神经调控设备;三是促进人机交互方案迭代,为残障康复训练与辅助控制提供新的技术手段。随着研究推进,其应用范围也可能延伸至航空航天、军事防护等特殊场景。

从“一根线”到“一个系统”,纤维电子技术的意义不止于把器件做得更小、更柔软,更在于以可规模化的制造方式,将感知、传输与交互能力嵌入日常材料与真实场景;面向未来,只有在可靠性、标准化与应用闭环上持续推进,才能让实验室的微米级创新更快转化为服务健康与产业升级的实际能力。