如果给你一根头发丝大小的纤维，你能做什么？

  西安电子科技大学杭州研究院副教授周赟磊的答案是：把它织进衣服里，让它时刻监测你的心跳；或者植入体内，让它精准调控神经信号。

  成果在《自然·通讯》发布  

  近日，周赟磊和团队提出了一种可以量产的“异质纤维”电子器件。它比头发丝还细，但却拥有“感知”“导电”甚至“储存电能”这些功能。相关成果已在国际期刊《自然·通讯》发布。

  “比发丝还细，但功能强大”

  “你看，它可以灵活弯曲，导电、传输信号都没问题。别看屏幕上放这么大，现实中直径仅50微米，比头发丝还细。”周赟磊指着屏幕上的“异质纤维”图像说道。

  如今，传感材料并不罕见，这根纤维又有何不同？“一方面我们体积小，另一方面，传统多功能的实现，需要多根纤维，而我们一根搞定。”周赟磊介绍道。

  异质纤维的主要构成材料之一：液态金属  

  周赟磊表示，目前它主要可以实现信号传输、传感感知和能量传输等功能，也就是说，这根纤维既是传感器，又是电线，还能自己储存电能。

  他进一步举例道，比如，在医疗场景中，用它制成的心电监测设备，比目前主流的凝胶电极片更干爽舒适，不易引起皮肤过敏。对于需要长期、连续监测心率的患者来说，这意味着将有更好的使用体验。

  再比如，在植入场景中，它可以为脑机接口提供更微小的载体，在尽可能减少对人体损伤的同时，精准采集神经信号。

  表皮生理监测  

  “接下来，我们将在单根纤维的基础上，把它们‘编织’成一块柔软透气的‘电路板’，形成完整的信号采集和处理系统。”周赟磊表示，未来还有可能制造出能够监测心率、体温、运动状态甚至环境变化的智能服装。

  “在头发丝上建功能齐全的‘高楼’”

  让头发丝还细的纤维，实现多功能，并不是一件容易的事情。

  “不妨想象一下，这就像要在头发丝上建一座功能齐全的‘高楼’。”周赟磊表示，“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。”

  拉伸状态下的异质纤维  

  针对这一难题，团队设计了一种连续液相加工工艺。他们让纤维穿过不同的液体槽，每穿过一种液体，纤维表面就会自动“穿上”一层具有特定功能的“外衣”。

  整个过程就像给纤维连续“镀膜”，最终生产出来的这根“智能纤维”，既能织进衣服里监测心率，也能植入体内调控神经。

  不过，光能生成一根异质纤维还不够，这样的材料能否量产，决定了它能不能走进日常生活。

  “刚开始想尝试量产，心里还是有点慌的，”周赟磊坦言，“做一根10厘米的样品并不难，但要批量生产，这完全超出了我们的舒适区。”

  虽然有顾虑，他和团队还是决定放手一搏。市面上找不到适合纤维的量产设备，他们就自己从零设计和制造；生产过程中，纤维穿过溶液的速度、温度、浓度等，每一个关键参数，都需要反复测试、精准控制，一点都不能马虎……

  50米的异质纤维成品  

  最终，在团队量身定制的连续生产设备上，异质纤维实现了规模化连续制造，单次制备长度可达50米。“看到第一根功能完整的纤维从设备里出来的时候，整个实验室都特别兴奋。”周赟磊回忆道。

  “打通实验室原理到实际应用的全链条”

  “这项研究最让我自豪的，不是发了一篇好文章，” 西安电子科技大学杭州研究院教授保宏表示，“而是我们打通了从实验室原理到实际应用的全链条。”

  异质纤维织进布料测试状态  

  针对异质纤维，研究团队从多个角度进行了全面测试，验证了它的实用能力。比如在无线能量传输方面，团队把纤维织进布料里，然后反复弯折、扭曲、拉伸，结果发现，织物的通电能力依然很稳定，电阻变化远远低于传统的金属导线。换句话说，这种纤维即使藏在衣服里被随意揉搓，也能稳定工作。

  此外，团队还验证了它在神经调节方面的潜力。未来，它有望应用于脑机接口、脊髓刺激、可穿戴健康监测等前沿医疗领域，同时在智能软体机器人等新兴方向上也展现出广阔的应用前景。

  “我们形成了从结构设计、制造工艺到应用验证的完整技术闭环。”周赟磊介绍道，“目前该一维电子器件已经可以实现规模化量产，我们在继续科研攻关的同时，也在和相关企业对接。希望有一天，它能真正成为人们日常生活中的一部分。”

  一根纤维，看似渺小，却承载着科技的力量。它正以细微之力，编织一个智能互联、万物感知的未来，让科技更贴近生活、守护健康。

  （本文图片由受访者提供）