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团队最近开发出一种创新的“水溶性牺牲层辅助转移”方法,成功解决了高性能敏感材料与柔性基底之间工艺兼容性的技术难题。该团队成功制备出厚度仅为40微米的超薄柔性温度传感器,相关成果发表于《ACS应用材料与界面》。
该方法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步骤分离开来。这种设计既确保了材料所需的高温退火工艺得以顺利进行,又避免了高温对柔性基底造成的结构损伤,为高性能无机材料在柔性衬底上的集成提供了可行的技术路线。
为了保证材料转移后的界面稳定性,研究团队结合有限元仿真与实验测试,设计并构建了GeO2/Ta2O5/MCO的异质界面结构。该结构能够主动调控界面特性,显著抑制了界面元素的扩散与热应力失配问题,从而有效提升传感器的结构稳定性和长期可靠性。
基于这种转移策略与界面优化设计,所开发的超薄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,在经历反复弯折与热冲击后仍能维持稳定的工作状态。
研究人员认为,这项成果不仅推动了柔性温度传感技术的发展,也为未来电子皮肤、可穿戴智能设备等柔性感知系统的实现提供了关键技术支持。