随着可穿戴健康监测与柔性电子的快速发展，电生理监测正从“短时测量”走向“长时、连续、贴肤”的应用形态。要在真实佩戴场景中获得稳定、高保真的微弱生理信号，前端器件不仅需要低电压、低功耗的放大能力，还要兼具透气舒适、抗汗液干扰与抗形变失稳。与传统刚性电路和致密金属电极不同，基于“半导体功能纤维”的器件天然具备柔性与可织构性，是构建纤维基柔性智能系统的重要载体。
为解决上述问题，东华大学联合上海交通大学医学院研究团队提出构筑半导体纤维基有机电化学晶体管平台（NF-vOECT），通过引入离子可渗透源/漏电极实现电解质离子的垂直快速注入，显著增强离子–电子耦合效率。该柔性织物结构平台在保持高透气性与贴肤柔性的同时，兼顾高跨导与快速响应，打破了织物基 OECT 在器件增益与动态响应之间的传统权衡，并在电生理信号监测中显著提升信号保真度。此外，器件固有的放大与频率选择特性可在信号采集前端实现原位滤波与特征调制，为“纤维器件—柔性电路—智能分析”一体化的纤维基柔性智能系统提供了可实现的硬件路径。
2026年1月7日，相关研究以“Conformal Vertical Organic Electrochemical Transistors With Ion‐Permeable Electrodes for Electrophysiological Monitoring”为题发表在学术期刊Advanced Materials（https://doi.org/10.1002/adma.202511945）。东华大学王刚、孙恒达，上海交通大学医学院姜虹、孙宇为文章通讯作者；李想，钟岳桁、王越为共同第一作者。相关工作得到了朱美芳院士指导，基于国家自然科学基金、国家重点研发等项目支持。
打破纤维/织物基 OECT 性能权衡的垂直器件架构
在器件设计上，研究团队采用全静电纺策略构建无需光刻的垂直 OECT 架构，以纳米纤维电极基底承载并垂直堆叠半导体纤维通道，实现器件从结构到功能的“纤维化/织物化”。器件的水蒸气透过率可达 3.99 kg·m⁻²·d⁻¹，在结构层面同时满足了织物电子对透气性、柔性与结构连续性的要求。
半导体纤维基 OECT 的高性能特性
得益于垂直几何与可渗透电极带来的高效门控，器件在低电压下同时实现 57.5 mS 的峰值跨导与 11.7 ms 的毫秒级响应，突破了传统织物基 OECT 往往“增益高则响应慢、响应快则增益低”的性能取舍。基于该器件构建的基本逻辑单元可实现稳定的逻辑功能，表明其不仅适用于信号放大，也具备向功能电路与系统集成拓展的潜力。同时，器件在长期循环与10000次反复形变条件下仍能保持稳定工作，体现出面向可穿戴电生理监测的可靠性。
器件结构参数对 NF-vOECT 动态性能的调控机制
围绕通道纳米纤维网络与电极重叠区域等关键结构参数的系统调控表明，器件动态响应的核心在于离子注入路径与有效调制体积之间的协同匹配。离子可渗透电极的引入，使电解质离子能够通过多重传输通道高效参与对半导体纤维通道的垂直调制，从而在不同结构条件下仍保持快速而稳定的开关响应。这一发现从结构机理层面阐明了 NF-vOECT 实现高跨导与快速响应协同优化的内在原因，也为构建以半导体纤维为基本单元的纤维基柔性智能系统提供了清晰的器件设计依据。
贴肤电生理监测与“采集—处理一体化”前端优势
依托其高跨导、快速响应和良好贴肤适配性，NF-vOECT 被进一步用于实时电生理信号监测。该器件能够在无需外部放大电路的情况下，实现对皮肤静息电位、眼电和心电信号的稳定采集，并在出汗和大幅皮肤形变条件下保持可靠的信号输出，展现出优于传统凝胶电极的界面稳定性。在此基础上，NF-vOECT 还被用于动物模型中的病理电生理监测，实现了从神经炎症相关电位变化到肌肉激活信号的连续记录，体现出其在复杂生理状态下的信号跟踪能力。进一步结合其固有的信号放大与频率选择特性，NF-vOECT 可在前端将心电信号信噪比提升至 23.1 dB，并为神经网络提供更高质量的输入数据；基于该器件处理后的信号，心电信号分类准确率可达约 89%，验证了其“采集—处理一体化”硬件架构在可穿戴电生理监测与智能分析中的应用潜力，并为构建可长期贴肤的纤维基柔性智能系统提供了样机级支撑
小结
综上所述，本工作通过引入离子可渗透纳米纤维电极与垂直器件架构，构建了一种兼具高性能与高可穿戴性的全纤维基 OECT 平台。该柔性平台以半导体纤维为核心单元，在保持柔性与透气性的同时，实现了高跨导、快速响应与稳定工作的协同优化，并在电生理监测与前端信号处理中展现出明确的系统级优势。相关成果为发展可长期贴肤、具备规模化制造潜力的纤维基柔性智能生物电子系统提供了新的设计思路与实现路径。
团队介绍
东华大学王刚研究员团队围绕“半导体功能纤维与器件”领域，构建了从纤维设计、器件制备到系统应用的全链条研究体系：在纤维设计方面，通过剪切增强液晶纺丝、杂化策略及精密表界面调控，实现了高性能聚合物半导体纤维与电子-离子杂化纤维的受控构筑（Natl. Sci. Rev. 2025, nwaf331; Angew. Chem. Int. Ed., 2024: e202418999; Adv. Funct. Mater. 2025, e15197）；在器件制备方面，开发了直接微光刻、高精度混合流打印、曲面光刻及一体化流体加工等关键技术，突破了单纤维电化学晶体管到晶圆级有机半导体集成电路的加工瓶颈（Adv. Mater. 2025, 2417452; Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 2020, 117, 202000398; Chem. Mater., 2023, 35, 22, 9739）；在系统应用方面，重点探索了纤维基脉冲神经网络的反向传播硬件实现及先进神经接口应用，为柔性类脑智能与生物电子系统的发展提供了重要支撑（Adv. Mater. 2025, e14904；Adv. Mater. 2025, e10659；Nat. Commun., 2023, 14, 2355）。
