超薄柔性温度传感器研究取得关键突破

艺术与科技 20260305

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超薄柔性温度传感器研究取得关键突破

在智能医疗和机器人感知领域，实现柔性温度传感器的超薄化对于提升器件贴合性与集成能力具有重要意义。然而，当前研究面临重大技术挑战——高性能材料往往需要高温制备工艺，而柔性基材却难以承受高温处理，这使得在超薄结构中实现高灵敏度、良好柔韧性与长期稳定性之间的平衡成为难题。

近期，中国科学院新疆理化技术研究所的研究团队在超薄柔性温度传感器方面取得重要进展。他们提出并应用了一种“水溶性牺牲层辅助转移”技术，有效解决了高性能敏感材料与柔性基底之间工艺不兼容的问题，成功研制出总厚度仅为40微米的柔性温度传感器。

该技术的核心在于将敏感材料的高温制备过程与柔性基底上的器件构建步骤分离。这种分步处理方式既满足了敏感材料对高温退火的工艺要求，又避免了柔性基底因高温处理而造成的性能退化，为无机高性能材料与柔性衬底的集成提供了可行的技术路径。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测试，精心设计并构建了GeO2/Ta2O5/MCO异质界面结构，实现了对界面性能的主动调控。该设计有效抑制了界面处的元素扩散和热应力失配，从而显著提升了器件的结构稳定性和可靠性。

基于这一转移策略与界面工程方法，新研制的超薄传感器表现出优异的综合性能。其电阻温度系数（TCR）达到-4.1%/℃，响应时间仅为192毫秒。即使在多次弯折或热冲击条件下，传感器依然能保持稳定运行。

该项研究不仅推动了柔性温度传感器性能的显著提升，也为下一代电子皮肤、可穿戴设备等柔性智能感知系统的发展提供了重要的技术支撑。

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”为题发表在《ACS Applied Materials & Interfaces》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以及“天山英才”培养计划等的支持。

PI/MnCo2O4/Ta2O5柔性温度传感器

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