超薄柔性温度传感器研究取得关键突破

超薄柔性温度传感器研究取得关键突破

在电子皮肤、可穿戴设备及医疗监测等前沿领域，柔性温度传感器的超薄化是提升贴合性与系统集成度的关键。然而，目前该领域面临一个核心挑战：高性能温度敏感材料的制备通常需要高温工艺，而柔性基底材料往往难以承受此类高温处理，从而限制了器件在超薄结构下同时实现高灵敏度、良好柔韧性和长期稳定性的能力。

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进展。该团队创新性地采用“水溶性牺牲层辅助转移”技术，成功解决了高性能材料与柔性衬底之间的工艺兼容性问题，开发出厚度仅为40微米的超薄柔性温度传感器。

该技术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完成。这种分步策略既确保了材料在高温退火过程中获得优良性能，同时避免了柔性基底因高温处理而发生的热损伤，从而构建出一种高兼容性的制造流程。为优化材料转移后的界面特性，研究团队结合有限元仿真与实验测试，构建了GeO₂/Ta₂O₅/MnCo₂O₄异质界面结构，有效控制界面处的热应力分布和元素扩散，显著增强了器件结构的稳定性与性能一致性。

得益于上述工艺策略与界面优化设计，该超薄温度传感器在性能上表现出色。其电阻温度系数（TCR）达到-4.1%/℃，响应时间为192ms，并在经历多次弯折与热冲击测试后仍能保持稳定输出，展现出良好的机械稳定性和环境适应性。

这项成果不仅显著提升了柔性温度传感器的整体性能，还为下一代电子皮肤、可穿戴健康监测系统等柔性智能感知平台提供了坚实的技术基础。

相关研究以Water-Soluble GeO₂-Transferred Ultrathin PI/MnCo₂O₄/Ta₂O₅ Heterostructures for High-Sensitivity Flexible Temperature Sensors with Extreme Stability为题，发表于ACS Applied Materials & Interfaces期刊。该研究获得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”人才计划等的支持。

论文链接

PI/MnCo₂O₄/Ta₂O₅柔性温度传感器