超薄柔性温度传感器突破工艺兼容性瓶颈
中国科学院新疆理化技术研究所孔雯雯研究员团队近期取得重要进展,成功利用“水溶性牺牲层辅助转移”方法,解决了高性能敏感材料与柔性基底之间长期存在的工艺兼容性问题。团队成功制备出厚度仅为40微米的超薄柔性温度传感器。该研究成果已发表于国际期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》。
该研究的核心思路在于将敏感材料的高温加工步骤与器件在柔性基底上的集成过程分离。通过这一策略,高温退火工艺得以顺利实施,同时避免了柔性基底因高温处理而可能产生的性能劣化问题。这种分步制备方式为高性能无机敏感材料与柔性衬底的兼容提供了可行的技术路径。
为了确保材料转移后的结构稳定性与界面质量,研究团队结合有限元仿真与实验手段,设计并构建了GeO2/Ta2O5/MCO异质界面结构,实现了对界面性能的主动调控。该结构有效抑制了界面区域的元素互扩散与热应力失配问题,显著增强了器件的结构完整性和整体可靠性。基于此转移策略和界面优化,所制备的柔性温度传感器在性能上表现出色,电阻温度系数(TCR)达到-4.1%/℃,响应时间仅为192毫秒,且在反复弯折及热冲击条件下仍能稳定运行。
该成果在提升柔性温度传感器综合性能的同时,也为未来柔性电子皮肤、可穿戴感知系统等智能柔性电子器件的进一步发展奠定了关键基础。
(原载于《中国科学报》 2025-12-22 第3版 综合)