高灵敏超薄温度传感器研究取得进展

科研动态3周前更新 8ad5eb80424afba4

631 6 0

文章导读

柔性温度传感器如何实现超薄与高灵敏的完美兼容？传统工艺因柔性基底不耐高温而陷入困境，限制了医疗与机器人感知领域的集成应用。中科院新疆理化所团队创新性地采用“水溶性牺牲层辅助转移”策略，成功分离高温敏感材料制备与柔性器件构筑过程。这一突破不仅解决了界面兼容性难题，还制备出仅40微米厚的超薄传感器，其电阻温度系数高达-4.1%/℃，响应时间仅192毫秒，并在反复弯折与热冲击下保持稳定。该成果显著提升了性能，为电子皮肤、可穿戴设备等下一代柔性智能感知系统提供了关键技术支撑，标志着该领域的重大革新。

— 内容由好学术AI分析文章内容生成，仅供参考。

在智能医疗与机器人感知领域，柔性温度传感器的超薄化是实现高贴合度与集成度的核心前提。其研制面临瓶颈：实现高灵敏度需要高温材料工艺，而柔性基底却难以耐受高温。这导致器件在超薄形态下难以同时兼顾高灵敏度、优异柔韧性与长期稳定性。

近期，中国科学院新疆理化技术研究所在超薄温度传感器领域取得进展。研究团队采用“水溶性牺牲层辅助转移”策略，成功解决了高性能敏感材料与柔性基底之间的工艺兼容性难题，制备出总厚度仅为40微米的超薄柔性温度传感器。

该方案的关键在于，将敏感材料的高温制备工艺与其在柔性基底上的器件构筑过程分步进行。这一设计既保障了敏感材料所必需的高温退火条件，又避免了柔性基底因高温而受损，从而为高性能无机材料与柔性衬底的结合提供了可靠技术路径。为保障材料转移后的界面质量，研究团队通过有限元仿真与实验验证，设计并构筑了GeO₂/Ta₂O₅/MCO异质界面结构，实现了对界面性能的主动调控。该结构有效抑制了界面处的元素扩散和热应力失配，显著提升了器件的可靠性与结构完整性。基于上述转移策略与界面设计，超薄传感器展现出优异的综合性能：其电阻温度系数（TCR）高达-4.1%/℃，响应时间仅192ms，在反复弯折与热冲击下仍能稳定工作。

该成果不仅显著提升了超薄柔性温度传感器的综合性能，更为发展下一代电子皮肤、可穿戴设备等柔性智能感知系统提供了关键的技术支撑。

相关研究成果以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。研究工作得到国家重点研发计划、新疆维吾尔自治区自然科学基金及“天山英才”培养计划等的支持。

论文链接

高灵敏超薄温度传感器研究取得进展