超薄温度传感器研究取得突破性进展

知语 20260106

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  • 柔性温度传感器

超薄温度传感器研究取得突破性进展

在智能医疗和机器人感知等前沿应用中，柔性温度传感器的超薄化被视为实现高贴合性与高集成度的重要前提。然而，当前该领域的发展面临重大挑战：为实现高灵敏度，通常需要进行高温材料处理，但柔性基底往往无法承受此类高温条件。这导致在实现器件超薄结构的同时，难以兼顾高灵敏度、良好柔韧性以及长期稳定性。

近日，中国科学院新疆理化技术研究所的研究团队在这一方向上取得了重要突破。他们采用“水溶性牺牲层辅助转移”方法，成功克服了高性能敏感材料与柔性基底之间在制备工艺上的兼容性问题，并成功研制出厚度仅为40微米的超薄柔性温度传感器。

该技术的核心在于将敏感材料的高温制备过程与器件在柔性基底上的构建步骤分离，从而在保证材料性能的同时，避免高温对柔性基底造成损害。为确保材料转移后的界面质量，研究人员借助有限元模拟与实验验证，设计并构建了GeO₂/Ta₂O₅/MCO异质界面结构，实现了对界面特性的精准调控。该结构有效抑制了界面处的元素扩散和热应力失配问题，从而大幅提升器件的可靠性与结构完整性。

基于这种转移策略与界面设计，所开发的超薄传感器在多种性能指标上表现出色：其电阻温度系数（TCR）达到-4.1%/℃，响应时间仅192毫秒，并且在经历反复弯折和热冲击测试后仍能保持稳定运行。

这项研究成果不仅显著提升了柔性温度传感器的综合性能，也为未来电子皮肤、可穿戴健康设备等柔性智能感知系统的发展提供了关键技术支持。

该研究以“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》期刊上。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”培养计划等项目的资助。

论文链接

PI/MnCo₂O₄/Ta₂O₅柔性温度传感器

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