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重庆大学范兴教授-中科院重庆研究院张炜研究员：非印制型集成电子电路织物——可穿戴电子的新方向

已有 1732 次阅读 2023-3-29 10:06 |个人分类:AMR Account|系统分类:论文交流

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重庆大学范兴教授团队和中科院重庆绿色智能技术研究院张炜研究员团队联合撰写的AMR Viewpoint文章“Nonprinted IC Textiles for Wearable Electronics” 在线发表。文章介绍了近期报道的新型可穿戴智能织物，如何突破传统印制电路局限，通过编织、刺绣等纺织工业常用技术，去构建包括传感、信号处理、逻辑运算及编码发送等多功能集成电路替代品，同时展望了这一新方向在穿戴式AR/VR硬件及人体健康管理等方面的未来发展前景。

关键词：非印刷，集成电路纺织品，可穿戴电子，织物计算机

非印刷型集成电路纺织品将拓展提花、编织或刺绣等传统纺织技术与集成电子电路制造技术的深度融合，开辟未来人类智慧生活新方式。

1、文章内容概述

印刷电路板(PCB)目前被认为是集成电路(IC)的基础，这导致可穿戴设备多限于外饰配件及贴片。研究人员迫切希望突破传统PCB的平板叠层结构，实现可穿戴电子设备像棉麻织物一样完全融于日常生活环境的目标。研究最近报道了一种非印刷型的集成电路纺织品，完全通过编织的方法将所有器件单元都组装在纤维或其交错节点上，通过类似提花、编织或刺绣等传统纺织工艺来完成器件制造并实现电路集成。一块外观类似普通布料的集成电路纺织品就可以感知环境、人体汗液及人体运动体征等，并基于信号转换及逻辑计算判断人体的健康状况，然后对其进行编码以及无线发送等，从而可以预警穿戴者如低血糖、代谢性碱中毒等健康问题。它为未来人体穿戴式AR/VR硬件技术开辟了一个新的方向，甚至在不久的将来可能发展出织物计算机。

2、AMR：您对这个领域的发展有何愿景？预期出现哪些研究机会？

作者团队：

这种非打印型织物集成电路技术尚处在发展的初级阶段，还需要很多来自多学科交叉领域科研工作者的共同努力，来提升其元件单元的密度及集成度，并丰富其电子功能。

一方面，可以开发更多纤维传感器，用于收集温度，光学和化学信息；还可以研制更多类型的纤维晶体管，电容器，电阻器等电子元件，从而组成各种信息收集，处理和传输电路。通过改善电气连接可靠性、优化电路设计，可以进一步消除具有不同功能纤维器件之间的干扰等。同时，还可以与先进的机器学习算法等相结合，帮助人们以更舒适，方便和无负担的方式进行交流，更好地了解自己的身体，类似于一个可以全时进行常规医疗监测的私人AI“护士”。

另一方面，这种非打印型织物集成电路技术将成为传统IC芯片在穿戴场景下的重要技术补充。在未来，CPU和GPU等核心处理芯片可以做到很小尺寸，可以考虑通过非打印织物型集成电路技术来构筑具有简单运算、逻辑控制、显示和供电等单元模块的纺织型外围电路，从而与微型CPU或GPU模块结合起来，并将更为复杂的运算和数据处理上传云端服务器，从而让人们穿着的舒适衣服具有类似计算机的功能，甚至有可能取代笔记本、手机或平板电脑。

集成电路织物技术将拓展人们对未来智能新生活方式的定义。儿时，我们总是憧憬着穿上智能战衣成为超级英雄，在不久的将来，这些儿时梦想甚至也不再遥不可及。

作者团队简介

魏小菲，重庆大学化学化工学院博士研究生。研究方向包括纤维传感器及纺织型集成电路的制备。

张炜，中国科学院重庆绿色智能技术研究院研究员。2004年获苏州大学学士学位，2009年获新加坡国立大学博士学位。目前主要研究方向为纳米结构功能材料。

范兴，重庆大学化学化工学院教授。于2009年在北京大学获得博士学位。目前的研究主要集中在应用电化学和纤维状电子器件方面。

扫码阅读范兴教授-张炜研究员合作团队的精彩Viewpoint文章：

Nonprinted IC Textiles for Wearable Electronics

Xiaofei Wei, Wei Zhang*, and Xing Fan*

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/accountsmr.2c00150

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