厚度仅40微米 新疆理化所成功研发出高灵敏超薄温度传感器

超薄温度传感器

中国科学院新疆理化技术研究所科研团队近期成功研制出一种高灵敏超薄温度传感器。厚度仅有40微米，且具备优异的灵敏度和响应速度，有望为下一代电子皮肤、可穿戴设备等柔性智能感知系统提供有力的技术支撑。该研究成果近期发表于《ACS应用材料和界面》。

在智能医疗与机器人感知领域，柔性温度传感器的超薄化是实现高贴合度与集成度的核心前提。然而，实现高灵敏度需要高温材料工艺，而柔性基底却难以耐受高温。这导致器件在超薄形态下难以同时兼顾高灵敏度、优异柔韧性与长期稳定性。

研究团队采用“水溶性牺牲层辅助转移”策略，成功解决了高性能敏感材料与柔性基底之间的工艺兼容性难题，制备出总厚度仅为40微米的超薄柔性温度传感器。

该方案的关键在于将敏感材料的高温制备工艺，与其在柔性基底上的器件构筑过程分步进行。这一设计既保障了敏感材料所必需的高温退火条件，又避免了柔性基底因高温而受损，从而为高性能无机材料与柔性衬底的结合提供了可靠技术路径。

图 1 PI/MnCo2O4/Ta2O5柔性温度传感器

为保障材料转移后的界面质量，研究团队通过有限元仿真与实验验证，设计并构筑了GeO2/Ta2O5/MCO异质界面结构，实现了对界面性能的主动调控。该结构有效抑制了界面处的元素扩散和热应力失配，显著提升了器件的可靠性与结构完整性。

基于上述转移策略与界面设计，超薄传感器展现出优异的综合性能：其电阻温度系数（TCR）高达-4.1 %/℃，响应时间仅192 ms，在反复弯折与热冲击下仍能稳定工作。该成果不仅显著提升了超薄柔性温度传感器的综合性能，更为发展下一代电子皮肤、可穿戴设备等柔性智能感知系统提供了关键的技术支撑。

来源：中国科学院新疆理化技术研究所