超薄柔性温度传感器研究取得重要突破

科技观不止 20260108

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超薄柔性温度传感器研究取得重要突破

在智能医疗与机器人感知技术中，柔性温度传感器的超薄化设计被视为实现高贴合度与系统集成的关键因素。然而，相关研究长期面临一个技术瓶颈：要实现高灵敏度通常需要高温工艺处理，但柔性基底却难以承受高温条件，这使得在超薄结构中实现高灵敏、良好的柔性和长期稳定性成为一大挑战。

中国科学院新疆理化技术研究所近期在这一领域取得了关键进展。研究人员采用“水溶性牺牲层辅助转移”的方法，成功解决了高性能敏感材料与柔性基底之间在加工过程中的兼容性问题，并成功制备出总厚度仅为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工艺与在柔性基底上的器件构建过程进行解耦处理。这种方法确保了敏感材料所需的高温退火条件，同时避免了对柔性基底造成热损伤，从而为无机敏感材料与柔性衬底的结合提供了稳定的技术路径。为提升转移后材料的界面质量，研究团队还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，实现了对界面特性的主动优化。该结构有效抑制了界面元素的扩散和热应力不匹配问题，大幅提升了器件的结构稳定性和可靠性。

依托上述转移策略与界面设计，该超薄传感器表现出卓越的综合性能：电阻温度系数（TCR）达到-4.1%/℃，响应时间为192ms，并在经历反复弯折和热冲击后仍能保持稳定运行。

这一成果不仅显著提升了柔性温度传感器的性能水平，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提供了坚实的技术支撑。

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期刊。该研究获得了国家重点研发计划、新疆维吾尔自治区自然科学基金以及“天山英才”培养计划等项目的支持。

论文链接

PI/MnCo₂O₄/Ta₂O₅柔性温度传感器

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