超薄柔性温度传感器研究取得重大突破

知语 20260303

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超薄柔性温度传感器研究取得重大突破

在智能医疗与机器人感知等前沿应用领域，柔性温度传感器的超薄化是提升系统贴合性与集成能力的关键因素。然而，当前研究面临一个核心挑战：高灵敏度往往依赖高温材料处理工艺，而柔性基材却无法承受此类高温条件。这种工艺上的矛盾，使得在实现超薄结构的同时，难以同时满足高灵敏度、优异柔性和长期稳定性的要求。

为突破这一技术瓶颈，中国科学院新疆理化技术研究所的研究团队近期在超薄温度传感器领域取得了关键进展。团队提出并应用了“水溶性牺牲层辅助转移”这一创新策略，成功实现了高性能敏感材料与柔性基底的兼容性集成，开发出整体厚度仅为40微米的超薄柔性温度传感器。

该方法的核心在于将敏感材料的高温制备过程与其在柔性基底上的组装过程分步实施。通过这种方式，既满足了敏感材料所需的高温退火条件，又避免了对柔性基底造成高温损伤。这一策略为在柔性衬底上集成高性能无机敏感材料提供了一条可行的技术路径。

为了确保材料转移后的界面质量，研究团队结合有限元仿真与实验验证，设计并构建了GeO2/Ta2O5/MnCo2O4异质界面结构，实现了对界面性能的主动控制。该结构有效抑制了界面元素扩散和热应力失配问题，从而显著提升了器件的结构稳定性和长期可靠性。

基于这种材料转移策略与界面设计，研发出的超薄温度传感器表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192毫秒，并且在经历多次弯折和热冲击后，依然能够保持稳定运行。

这一研究不仅显著提升了超薄柔性温度传感器的性能水平，也为下一代电子皮肤、智能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。

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，发表在国际权威期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》上。研究工作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以及“天山英才”人才培养计划的资助。

PI/MnCo2O4/Ta2O5柔性温度传感器

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