超薄柔性温度传感器突破工艺兼容性瓶颈

2026-01-28 21:55:55
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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研究员孔雯雯领导的研究小组,近期提出了一种基于“水溶性牺牲层辅助转移”方法的创新工艺,成功解决了高性能敏感材料与柔性基板之间在制造过程中的兼容性问题,并成功开发出厚度仅为40微米的超薄柔性温度传感器。该研究已发表在《ACS 应用材料与界面》期刊上。

该方法的核心思路在于将敏感材料的高温处理步骤与器件在柔性基板上的集成过程分离执行。这种分步工艺既能满足材料制备所需的高温退火条件,又避免了高温对柔性基板结构的潜在破坏,为将高性能无机敏感材料与柔性衬底结合提供了可行的工程路径。

为确保材料转移后形成的界面质量,研究团队结合有限元仿真与实验数据,构建了GeO₂/Ta₂O₅/MCO异质界面结构。该结构通过对界面性能的主动调控,有效抑制了界面区域的元素扩散和热应力失配问题,从而大幅提升了传感器的可靠性与结构稳定性。基于该转移策略和界面优化设计,最终制备的超薄传感器表现出卓越的性能,包括高达-4.1%/℃的电阻温度系数(TCR)、192毫秒的快速响应时间,并在经历多次弯折和热冲击测试后仍保持稳定运行。

研究团队指出,这项成果不仅在性能层面实现了超薄柔性温度传感器的重大突破,也为未来电子皮肤、可穿戴式智能传感设备等柔性智能系统的发展奠定了关键技术基础。

(原载于《中国科学报》 2025年12月22日 第3版 综合)

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