柔性温度传感器研究实现关键突破
在智能医疗及机器人感知系统中，超薄柔性温度传感器的开发正成为提升感知贴合度和系统集成度的关键环节。然而，当前技术面临显著挑战——高灵敏度的实现通常依赖高温制备工艺，而柔性基底材料往往难以承受高温环境。这种矛盾限制了器件在超薄设计下对高灵敏度、优异柔性和长期稳定性的同步满足。
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进展。研究者通过引入“水溶性牺牲层辅助转移”方法，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，成功制备出总厚度仅为40微米的柔性温度传感器。
该研究的核心在于将敏感材料的高温制备过程与其在柔性基底上的集成过程分离。这一设计既满足了敏感材料对高温退火的要求，又有效避免了高温对柔性基底造成的损害，为高性能无机敏感材料与柔性衬底的结合提供了可行的技术路径。为了提高材料转移后的界面性能，团队通过有限元仿真与实验手段，构建了GeO2/Ta2O5/MCO异质界面结构，从而实现对界面性能的精确调控。该结构有效抑制了界面处的元素扩散和热应力失配问题，大幅提升了器件的整体可靠性与结构稳定性。
在上述策略与界面设计的支持下，该超薄传感器展现出优异的综合性能：其电阻温度系数（TCR）达到-4.1%/℃，响应速度为192毫秒，并在多次弯折及热循环测试中保持稳定运行。这一结果不仅大幅提升了柔性温度传感器在性能与结构层面的平衡能力，也为未来电子皮肤、可穿戴式智能设备等柔性传感系统的开发提供了坚实的技术基础。
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，发表于《ACS Applied Materials & Interfaces》。本研究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”培养计划的资助。
论文链接
PI/MnCo2O4/Ta2O5柔性温度传感器