超薄柔性温度传感器技术取得突破
近日,中国科学院新疆理化技术研究所孔雯雯研究团队在柔性传感领域取得重要进展,通过采用“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在工艺兼容性上的长期难题,制备出厚度仅为40微米的柔性温度传感器。该项成果已发表于国际知名期刊《ACS应用材料与界面》。
该研究的核心在于将敏感材料的高温制备过程与柔性基底上器件的组装步骤分离开来。这种工艺设计既满足了无机敏感材料在高温退火过程中的性能需求,又避免了因高温处理对柔性基材造成的结构损伤。这一策略为高性能无机材料与柔性衬底之间的集成提供了切实可行的技术路径。
为了确保材料转移后的界面质量,团队结合有限元仿真和实验验证手段,设计并构建了GeO2/Ta2O5/MCO异质界面结构,实现了对界面行为的精确调控。该结构有效抑制了界面处的热应力失配和元素扩散,从而显著增强了器件的结构完整性与长期工作稳定性。
基于该转移策略与界面设计,所开发的超薄柔性温度传感器展现出优异的性能表现。其电阻温度系数(TCR)高达-4.1%/℃,响应速度仅为192毫秒,并在经历反复弯折和热冲击测试后仍能保持稳定运行。
此项研究成果不仅推动了柔性温度传感技术的发展,也为电子皮肤、可穿戴设备等智能感知系统提供了关键支撑,具有广泛的应用前景。