50微米！西电研发超细智能纤维：可监测心率、精准调控神经

　　一根直径仅50微米、细于头发丝的纤维，竟能同时具备信号传输、传感感知与能量传输三大核心功能——既可织入衣物监测生命体征，又能植入体内精准调控神经。近日，西安电子科技大学杭州研究院保宏教授、周赟磊副教授团队在异质纤维电子器件制造领域取得重大原创突破，相关成果已以论文形式发表于国际顶级期刊《自然通讯》(Nature Communications)，为柔性电子与生物医学交叉领域开辟了全新技术路径。

　　团队合影，右四是保宏教授，左四是周赟磊副教授

　　单根纤维电子器件打破传统刚性电子局限，以柔软、可编织的优势，成为可穿戴、植入式医疗领域的研究热点。但在微纳尺度的纤维表面，构建多层异质功能结构并保证器件稳定运行，一直是行业难以攻克的瓶颈。“你可以想象一下，要在头发丝上建一座功能齐全的高楼。”周赟磊副教授形象地比喻道，“每一层材料都要均匀分布，每一层之间还要紧密结合，而且这根头发丝还要能随意弯曲、拉伸。”

　　面对这一技术难题，西电团队潜心攻关，研发出连续液相加工工艺，以弹性纤维为基底，通过界面工程构建稳固材料结合层，成功在纤维表面集成液态金属导电层与生物感知功能层，赋予纤维多元电子功能。该工艺制备的多功能电子纤维，直径最小仅50微米，并支持规模化连续制造，单次制备长度可达50米。“看到连续的、功能完整的纤维真的从设备制造出来的时候，整个实验室都备受鼓舞。”周赟磊回忆道。

　　这项技术的核心创新，在于实现了功能材料的“无缝集成”，导电通路与生物交互界面在同轴结构中完美融合，既保证了高效信号传输，又具备稳定生物交互性能，且材料结合致密、耐弯折、生物相容性佳，完全符合植入式器件的安全要求。团队还通过多根纤维扭转组装，搭建多通道传感系统，实现多参数并行信号采集，进一步拓展应用场景。

　　突破异质集成难题，实现功能一体化纤维设计与制造

　　从体外穿戴到体内植入，这款智能纤维展现出强大的应用潜力。织入纺织品的柔性射频天线，即便经反复弯折、扭曲、拉伸，甚至处于潮湿环境中，电性能依旧稳定，可轻松驱动电子元件；贴附于皮肤的纤维电极，采集心电、肌电信号的保真度远超传统凝胶电极，抗运动干扰能力突出；结合机器学习还能实现手势识别，解锁智能人机交互新可能。“这就是未来智能人机交互的雏形。”保宏教授说道。

　　在体内神经调控实验中，研究人员将纤维植入大鼠坐骨神经外周，电刺激成功率接近100%，可精准诱发后肢肌肉节律性收缩。“看着大鼠的后肢随着电刺激节奏性地收缩，我们真切感受到，这项研究正在与生命对话。”团队博士生袁江南感慨道。

　　此次研究构建了“结构设计—制造工艺—应用验证”三位一体的完整技术闭环，不仅突破了纤维电子器件规模化、集成化的核心难题，更有望在脑机接口、脊髓刺激、可穿戴健康监测等前沿领域实现落地转化。

　　据悉，本研究得到国家自然科学基金及西安电子科技大学交叉探索专项的资助，周赟磊为论文的通讯作者。近年来，保宏教授团队以西安电子科技大学为第一单位，相继在《自然通讯》《先进材料》《ACS纳米》等国际顶尖期刊发表系列高水平成果，持续领跑柔性电子器件研究领域。

　　一根细如发丝的智能纤维，正编织出智能医疗与人机交互的全新未来。西电团队的这一突破，为生物电子医学产业升级注入强劲动力，也让我国在柔性电子前沿领域的国际竞争力进一步提升。

　　(中国日报陕西记者站通讯员：王冠玉)