超薄温度传感器研究取得突破性进展
在智能医疗及机器人感知应用中，柔性温度传感器的超薄化设计至关重要，它直接关系到器件的贴合性与集成能力。然而，研发过程中一直存在一个关键技术难题：实现高灵敏度往往需要在高温条件下制备材料，而柔性基材却难以承受此类高温处理。这使得在实现器件超薄化的同时，难以平衡高灵敏度、良好柔韧性和长期可靠性。
近日，中国科学院新疆理化技术研究所的研究团队在超薄温度传感器领域取得重要突破。研究人员采用一种“水溶性牺牲层辅助转移”技术，成功解决了高性能敏感材料与柔性衬底之间工艺不兼容的问题，开发出总厚度仅为40微米的柔性超薄温度传感器。
这一方法的核心在于将敏感材料的高温制备步骤与器件在柔性基底上的集成过程分阶段完成。这种分步工艺既满足了无机敏感材料对高温退火的要求，又避免了柔性衬底因高温而发生性能劣化。为确保材料转移后的界面稳定性，团队通过有限元仿真与实验手段，设计并构建了GeO2/Ta2O5/MnCo2O4异质结构界面，从而实现了对界面性能的精确调控。该结构有效抑制了元素扩散和热应力失配现象，显著提升了器件的结构稳定性与长期可靠性。
基于上述工艺策略和界面设计，所开发的超薄温度传感器表现出优异的综合性能：其电阻温度系数（TCR）达到-4.1%/℃，响应时间仅为192 ms，且在多次弯折和热冲击条件下仍能保持稳定工作。
该研究成果不仅大幅提升了超薄柔性温度传感器的性能表现，也为未来柔性电子皮肤、可穿戴式健康监测设备等智能感知系统的开发提供了关键技术基础。
相关研究以题为 Water-Soluble GeO2-Transferred Ultrathin PI/MnCo2O4/Ta2O5 Heterostructures for High-Sensitivity Flexible Temperature Sensors with Extreme Stability 的论文发表在《ACS Applied Materials & Interfaces》上。本项目受到国家重点研发计划、新疆自然科学基金及“天山英才”计划等专项资金的支持。
图示为PI/MnCo2O4/Ta2O5柔性温度传感器的结构示意图。