高灵敏度超薄温度传感器研发取得突破
传感学人
高灵敏度超薄温度传感器研发取得突破
在智能医疗与机器人传感应用中，柔性温度传感器的超薄化被视为实现良好贴合性和高集成度的重要基础。然而，这一领域长期面临一个技术挑战：要获得高灵敏度，通常需要在高温条件下制备敏感材料，但柔性基底往往无法承受如此苛刻的工艺条件。这使得传感器在实现超薄结构的同时，难以同时满足高灵敏度、良好柔韧性以及长期稳定性。
近期，中国科学院新疆理化技术研究所的研究团队在超薄温度传感器领域取得了关键性进展。他们创新性地采用“水溶性牺牲层辅助转移”技术，成功突破了高性能敏感材料与柔性基底之间工艺不兼容的限制，成功制备出厚度仅为40微米的柔性温度传感器。
该方法的核心在于将敏感材料的高温制备工艺与柔性基底上的器件集成过程分步实施。一方面，这种方法确保了敏感材料所需的高温退火条件得以实现；另一方面，也避免了因高温对柔性基底造成的结构损伤，从而为无机敏感材料与柔性衬底的高效整合提供了一条可行路径。为保障材料转移过程中的界面质量，研究人员通过有限元模拟与实验验证相结合的方式，构建了GeO2/Ta2O5/MCO异质界面结构，实现了对界面性能的精准调控。该结构有效控制了界面处的元素扩散与热应力失配，显著增强了器件的结构稳定性和长期可靠性。
基于上述策略与结构设计，该超薄传感器展现出卓越的综合性能。其电阻温度系数（TCR）达到-4.1%/℃，响应时间仅为192ms，在经历多次弯折或热冲击测试后仍能保持稳定工作状态。
这项研究不仅大幅提升了超薄柔性温度传感器的性能指标，也为未来电子皮肤、可穿戴健康监测设备等柔性智能感知系统的开发奠定了坚实的技术基础。
相关成果以“Water-Soluble GeO2-Transferred Ultrathin PI/MnCo2O4/Ta2O5 Heterostructures for High-Sensitivity Flexible Temperature Sensors with Extreme Stability”为题，发表在ACS Applied Materials & Interfaces期刊上。研究获得国家重点研发计划、新疆维吾尔自治区自然科学基金以及“天山英才”人才培养计划等项目的支持。
PI/MnCo2O4/Ta2O5柔性温度传感器结构示意图
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