新型超薄柔性温度传感器研究取得重要突破
在智能医疗与机器人感知等前沿领域，柔性温度传感器的超薄化设计被视为提升设备贴合性与系统集成度的重要路径。然而，这一方向的发展长期受到挑战：要实现高灵敏度，通常需要高温加工工艺，而柔性基材往往难以承受此类条件，从而导致在实现超薄结构的同时，难以兼顾优异的性能与稳定性。
针对这一难题，中国科学院新疆理化技术研究所的研究团队近期取得关键进展。他们采用“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基底之间工艺不兼容的问题，并成功制备出总厚度仅40微米的超薄柔性温度传感器。
该方法的核心在于将敏感材料的高温制备过程与其在柔性基底上的器件集成分步实施。这种设计方式不仅保证了材料在高温下完成必要的退火处理，也有效保护了柔性基底免受热应力损害，为高性能无机材料与柔性衬底的协同开发提供了可行方案。为确保材料转移后的界面质量，研究团队结合有限元仿真与实验验证，构建了GeO₂/Ta₂O₅/MnCo₂O₄的异质界面结构，从而实现了对界面性能的主动调控。该结构有效抑制了界面处的元素扩散和热应力失配，显著提升了器件的结构稳定性和长期可靠性。
基于这一转移策略与界面设计优化，该超薄传感器展现出优异的综合性能：其电阻温度系数（TCR）达到-4.1%/℃，响应时间缩短至192毫秒，即便在多次弯折及热循环条件下仍能保持稳定工作。
这项研究成果不仅大幅提升了柔性温度传感器的性能表现，也为推动下一代电子皮肤、智能可穿戴设备等柔性智能感知系统的演进提供了坚实的技术支撑。
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”发表在《ACS Applied Materials & Interfaces》期刊。该研究得到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”人才计划的共同支持。
PI/MnCo₂O₄/Ta₂O₅柔性温度传感器示意图