超薄柔性温度传感器研究获关键突破

超薄柔性温度传感器研究获关键突破

在智能医疗与机器人感知系统中，柔性温度传感器的超薄化是实现良好贴合性和高度集成的关键。然而，当前技术面临挑战：高灵敏度的实现通常依赖高温材料处理工艺，而柔性基底往往难以承受此类高温条件。这种矛盾使得在保持器件超薄形态的同时，实现高灵敏度、优异柔性和长期稳定性成为技术难点。

中国科学院新疆理化技术研究所近期在这一领域取得重要进展。研究团队创新性地采用“水溶性牺牲层辅助转移”方法，成功突破了高性能敏感材料与柔性基底在工艺兼容性方面的限制，研制出厚度仅为40微米的超薄柔性温度传感器。

该技术的核心在于将敏感材料的高温制备过程与器件在柔性基底上的构建过程分开处理。这种分步工艺不仅满足了敏感材料所需的高温退火条件，同时避免了高温对柔性基底的损害，为将高性能无机材料集成于柔性衬底上提供了可靠的技术路径。为了进一步提升材料转移后的界面质量，研究团队结合有限元仿真与实验手段，设计出GeO₂/Ta₂O₅/MCO异质界面结构，从而实现对界面性能的主动调控。该结构有效抑制了界面元素扩散与热应力不匹配，显著提升了器件的结构完整性和长期稳定性。

基于这种转移策略与界面设计，所研制的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192毫秒，即使在多次弯折或经历热冲击后仍能保持稳定运行。

这项研究成果不仅显著提升了超薄柔性温度传感器的性能水平，也为下一代电子皮肤、可穿戴设备等柔性智能感知系统提供了重要的技术支撑。

相关成果以Water-Soluble GeO₂-Transferred Ultrathin PI/MnCo₂O₄/Ta₂O₅ Heterostructures for High-Sensitivity Flexible Temperature Sensors with Extreme Stability为题，发表在ACS Applied Materials & Interfaces上。该研究获得了国家重点研发计划、新疆维吾尔自治区自然科学基金以及“天山英才”培养计划等项目的支持。

论文链接

PI/MnCo₂O₄/Ta₂O₅柔性温度传感器