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孔雯雯团队最近取得重要进展,通过引入“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工艺兼容性的问题,并成功开发出总厚度仅为40微米的超薄柔性温度传感器。相关成果已在《ACS 应用材料与界面》期刊上发表。
这项研究的核心在于将敏感材料的高温制备步骤与柔性基底上的器件集成过程分离处理。该方法不仅满足了敏感材料所需的高温退火工艺条件,同时有效避免了高温对柔性基底的损害,从而为高性能无机材料与柔性衬底的结合提供了一条可行的技术路径。
为了确保材料转移过程中的界面质量,研究团队结合有限元仿真与实验验证,设计并构建了GeO2/Ta2O5/MCO的异质界面结构,实现了对界面性能的主动调控。该结构显著抑制了界面处的元素扩散和热应力不匹配,从而增强了器件的稳定性和结构完整性。在该转移策略与界面设计的协同作用下,超薄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%/℃,响应时间为192毫秒,在多次弯折和热冲击条件下依然能保持稳定运行。
该研究不仅提升了超薄柔性温度传感器的性能表现,也为未来电子皮肤、可穿戴设备等柔性智能感知系统的开发奠定了关键技术基础。
(原载于《中国科学报》 2025-12-22 第3版 综合)