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- 高靈敏超薄溫度傳感器研究取得進(jìn)展
- 來(lái)源： 新疆理化技術(shù)研究所 發(fā)表于 2026/1/5
在智能醫(yī)療與機(jī)器人感知領(lǐng)域，柔性溫度傳感器的超薄化是實(shí)現(xiàn)高貼合度與集成度的核心前提。其研制面臨瓶頸：實(shí)現(xiàn)高靈敏度需要高溫材料工藝，而柔性基底卻難以耐受高溫。這導(dǎo)致器件在超薄形態(tài)下難以同時(shí)兼顧高靈敏度、優(yōu)異柔韌性與長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
近期，中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所在超薄溫度傳感器領(lǐng)域取得進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)采用“水溶性犧牲層輔助轉(zhuǎn)移”策略，成功解決了高性能敏感材料與柔性基底之間的工藝兼容性難題，制備出總厚度僅為40微米的超薄柔性溫度傳感器。
該方案的關(guān)鍵在于，將敏感材料的高溫制備工藝與其在柔性基底上的器件構(gòu)筑過(guò)程分步進(jìn)行。這一設(shè)計(jì)既保障了敏感材料所必需的高溫退火條件，又避免了柔性基底因高溫而受損，從而為高性能無(wú)機(jī)材料與柔性襯底的結(jié)合提供了可靠技術(shù)路徑。為保障材料轉(zhuǎn)移后的界面質(zhì)量，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)有限元仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，設(shè)計(jì)并構(gòu)筑了GeO2/Ta2O5/MCO異質(zhì)界面結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)界面性能的主動(dòng)調(diào)控。該結(jié)構(gòu)有效抑制了界面處的元素?cái)U(kuò)散和熱應(yīng)力失配，顯著提升了器件的可靠性與結(jié)構(gòu)完整性�；谏鲜鲛D(zhuǎn)移策略與界面設(shè)計(jì)，超薄傳感器展現(xiàn)出優(yōu)異的綜合性能：其電阻溫度系數(shù)（TCR）高達(dá)-4.1%/℃，響應(yīng)時(shí)間僅192ms，在反復(fù)彎折與熱沖擊下仍能穩(wěn)定工作。
該成果不僅顯著提升了超薄柔性溫度傳感器的綜合性能，更為發(fā)展下一代電子皮膚、可穿戴設(shè)備等柔性智能感知系統(tǒng)提供了關(guān)鍵的技術(shù)支撐。
相關(guān)研究成果以Water-Soluble GeO2‑Transferred Ultrathin PI/MnCo2O4/Ta2O5 Heterostructures for High-Sensitivity Flexible Temperature Sensors with Extreme Stability為題，發(fā)表于ACS Applied Materials & Interfaces。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、新疆維吾爾自治區(qū)自然科學(xué)基金及“天山英才”培養(yǎng)計(jì)劃等的支持。
PI/MnCo2O4/Ta2O5柔性溫度傳感器
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