柔性温度传感器研究取得突破性进展
在智能医疗和机器人感知等前沿应用领域，柔性温度传感器的超薄化设计是实现良好贴合性和高集成度的关键。然而，当前研发工作面临一个核心挑战：为了提升器件灵敏度，通常需要使用高温处理工艺，但柔性基底往往难以承受此类高温，这在结构上限制了器件在保持超薄形态的同时兼具高灵敏度、良好的柔性和长期稳定性。
近日，中国科学院新疆理化技术研究所的研究团队在超薄柔性温度传感器领域取得了重要突破。研究人员提出了一种基于“水溶性牺牲层辅助转移”的创新方法，成功解决了高温敏感材料与柔性基底之间工艺不兼容的问题，并制造出厚度仅为40微米的高性能柔性温度传感器。
该方法的核心在于，将敏感材料的高温制备步骤与器件在柔性基底上的集成过程分阶段进行。这种结构设计不仅满足了敏感材料在高温退火过程中的需求，也避免了柔性基底因高温处理而受损，从而为将高性能无机材料与柔性衬底结合提供了可行的技术路径。为了提升材料转移后的界面性能，研究团队结合有限元仿真与实验验证，构建了GeO₂/Ta₂O₅/MCO异质结构，主动优化界面特性。该结构有效抑制了界面区域的元素扩散和热应力失配，显著增强了器件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，研发出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%/℃，响应时间低至192毫秒，即使在经历反复弯折和热冲击测试后，仍能稳定运行。
这一研究成果不仅显著提升了柔性温度传感器的性能表现，也为下一代电子皮肤、可穿戴设备等柔性智能感知系统的发展奠定了关键的技术基础。
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》期刊上。研究项目获得国家重点研发计划、新疆维吾尔自治区自然科学基金以及“天山英才”人才计划的资助。
图示为PI/MnCo₂O₄/Ta₂O₅柔性温度传感器的结构与性能展示。