超薄柔性温度传感器研发取得关键突破

超薄柔性温度传感器研发取得关键突破

在智能医疗和机器人感知系统中，超薄柔性温度传感器因其高贴合性与集成优势而备受关注。然而，当前研发面临显著挑战：高性能温度感应通常依赖高温材料处理工艺，而柔性基底材料却难以承受此类高温条件。这种工艺冲突限制了器件在极薄结构中同时具备高灵敏度、良好柔性和长期稳定性的实现。

中国科学院新疆理化技术研究所的科研团队近期在这一领域取得重要进展。研究人员创新性地引入“水溶性牺牲层辅助转移”技术，成功实现了高温敏感材料与柔性基底之间的高效集成。通过这一方法，团队成功制备出整体厚度仅为40微米的超薄柔性温度传感器。

该方法的核心在于分阶段处理：首先在硬质基板上完成高温敏感材料的制备，随后通过转移工艺将材料精准地迁移到柔性衬底上。这种分步策略既能满足无机敏感材料所需的高温退火条件，又有效保护了柔性基底免受高温损害，为高性能无机材料与柔性结构的结合提供了可行路径。

为了确保材料转移后的界面质量，研究人员结合有限元仿真与实验分析，设计了一种GeO₂/Ta₂O₅/MCO复合异质界面结构。该结构对界面性能进行了主动调控，有效抑制了元素扩散和热应力不匹配问题，从而显著提升了器件的结构完整性和可靠性。基于这种新型转移策略与界面设计，所制备的超薄传感器在性能方面表现优异：其电阻温度系数（TCR）达到-4.1%/℃，响应时间仅192毫秒，并在多次弯折和热冲击实验中均表现出良好的稳定性。

这一成果不仅显著提升了柔性温度传感器的性能边界，也为下一代柔性电子皮肤、可穿戴健康监测设备等智能感知系统的发展提供了重要技术支撑。

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，发表在《ACS Applied Materials & Interfaces》上。该研究得到了国家重点研发计划、新疆自然科学基金以及“天山英才”人才计划的共同支持。

论文链接

PI/MnCo₂O₄/Ta₂O₅柔性温度传感器