超薄温度传感器研究实现关键突破
在柔性电子领域，尤其是智能医疗和机器人感知系统中，实现传感器的超薄化是提升贴合性与集成能力的基础。然而，目前在开发高灵敏度柔性温度传感器方面仍面临挑战——高性能材料往往需要高温处理，而柔性基底通常难以承受高温工艺。这一矛盾限制了在保持超薄结构的同时，实现高灵敏度、良好柔性和长期稳定性。
近日，中国科学院新疆理化技术研究所的研究团队在柔性温度传感器领域取得重要进展。他们提出并应用了“水溶性牺牲层辅助转移”技术，成功突破了高性能敏感材料与柔性衬底之间工艺不兼容的限制，开发出厚度仅为40微米的超薄柔性温度传感器。
该研究的核心在于将敏感材料的高温制备与器件在柔性基底上的集成过程分步实施。这种方法既满足了材料对高温退火的需求，又有效避免了柔性基底因高温处理而出现的性能退化，为无机敏感材料与柔性衬底的结合提供了一条新的技术路线。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手段，构建了GeO₂/Ta₂O₅/MnCo₂O₄异质结构，实现了对界面性能的精准调控。该结构有效抑制了界面元素扩散和热应力失配问题，大幅提升了器件的结构稳定性与长期可靠性。
基于该转移策略和界面工程优化，所制备的超薄温度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，且在多次弯曲及热循环测试中仍保持稳定工作状态。
这项研究不仅推动了超薄柔性温度传感器性能的显著提升，也为未来电子皮肤、可穿戴设备等柔性智能感知系统的研发提供了关键技术支撑。
该研究成果以“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》。研究工作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柔性温度传感器示意图