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的孔雯雯研究员团队近期取得重要进展,通过引入“水溶性牺牲层辅助转移”的创新策略,成功解决了高性能敏感材料与柔性基底之间工艺兼容性这一长期技术难题,开发出厚度仅为40微米的超薄柔性温度传感器。该成果已发表于《ACS应用材料与界面》。
该研究的核心在于将敏感材料所需的高温加工流程与柔性基底上的器件组装步骤进行了有效分离。这种分步实施的工艺不仅满足了敏感材料对高温退火的严格要求,同时避免了高温处理对柔性基底造成的结构破坏,为实现高性能无机材料与柔性衬底的融合提供了可行的技术路径。
为确保材料转移后的界面稳定性,研究人员结合有限元仿真与实验分析,构建了GeO2/Ta2O5/MCO异质界面结构,从而对界面性能进行主动调控。该结构有效抑制了界面元素扩散与热应力不匹配问题,大大增强了器件的结构完整性与长期可靠性。
基于此转移策略与界面设计,所制备的超薄温度传感器表现出卓越的综合性能。其电阻温度系数(TCR)达到-4.1%/℃,响应时间仅为192毫秒,且在经历多次弯折和热冲击测试后仍能保持稳定运行。
该研究成果不仅显著提升了超薄柔性温度传感器的整体性能,也为电子皮肤、可穿戴智能设备等下一代柔性智能传感系统的发展提供了关键技术支持。
(原载于《中国科学报》 2025-12-22 第3版 综合)