【儀表網 研發快訊】在智能醫療、機器人技術和可穿戴設備飛速發展的今天，能夠與人體皮膚或復雜曲面緊密貼合、實時感知溫度變化的柔性傳感器，已成為一項核心技術。然而，該領域長期面臨一個難以逾越的工藝鴻溝：制備高靈敏度傳感器所需的高溫工藝，與柔性基底材料(如聚酰亞胺PI)不耐高溫的特性之間存在根本矛盾。這一矛盾導致超薄柔性溫度傳感器往往在靈敏度、柔韌性和長期穩定性上難以兼顧，限制了其在高精度場景下的應用。
近日，中國科學院新疆理化技術研究所的研究團隊在這一關鍵技術領域取得重要突破。他們創新性地提出了一種“水溶性犧牲層輔助轉移”策略，成功制備出總厚度僅40微米(約相當于人類頭發絲直徑的一半)的超薄柔性溫度傳感器，完美解決了上述工藝兼容性難題。
核心創新：分步工藝與界面調控
研究團隊的智慧在于“化整為零，分而治之”。他們不再嘗試讓柔性基底直接承受高溫“考驗”，而是將傳感器的制造過程分為兩個獨立步驟：
獨立高溫制備：首先，在高耐熱的剛性襯底上，利用高溫退火工藝制備出高性能的錳鈷氧化物(MnCo2O4)敏感材料。這一步確保了敏感材料能夠形成理想的晶體結構，從而獲得極高的電學響應性能。
低溫無損轉移：隨后，通過一層特殊的水溶性氧化鍺(GeO2)薄膜作為“臨時載體”和“犧牲層”，將已成型的敏感材料層完整地剝離，并低溫轉移至柔軟的聚酰亞胺(PI)基底上。此過程完全避免了高溫對柔性基底的損傷。
為進一步保障轉移后器件的堅固耐用，團隊還通過精密設計，構建了GeO2/Ta2O5/MnCo2O4異質界面結構。這一“三明治”式的界面層如同一位出色的“調解員”，有效抑制了不同材料層之間因熱脹冷縮不均而產生的內應力，并阻止了元素在界面處的相互擴散，從物理和化學兩方面顯著提升了器件的結構完整性與長期可靠性。
卓越性能：靈敏、迅捷且強韌
得益于這一系列創新設計，最終問世的全無機超薄溫度傳感器展現出卓越的綜合性能：
超高靈敏度：其電阻溫度系數(TCR)高達 -4.1 %/℃，意味著它對微小的溫度變化也能產生強烈的電信號響應，測量精度大幅提升。
極快響應：響應時間僅 192毫秒，能夠近乎實時地追蹤動態溫度變化。
超凡穩定性：傳感器在經歷數千次的反復彎折、扭曲以及劇烈的熱沖擊測試后，其性能依然保持穩定，證明了其出色的機械柔韌性和環境耐受性。
深遠意義：為未來智能感知鋪平道路
這項研究成果不僅成功破解了超薄柔性溫度傳感器制備的核心工藝瓶頸，更提供了一種普適性思路，為其他高性能無機功能材料(如壓力、氣體敏感材料)與柔性電子平臺的融合開辟了新的技術路徑。它所展示的高靈敏度、超薄形態和極端穩定性，正是發展下一代高性能電子皮膚、植入式醫療監測設備、精密機器人觸覺感知系統所亟需的關鍵特質。
該重要研究成果已發表于國際知名學術期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》。研究工作得到了國家重點研發計劃、新疆天山英才計劃等多個科技項目的支持，標志著我國科研人員在柔性電子與智能感知這一前沿交叉領域已占據領先一席。
所有評論僅代表網友意見，與本站立場無關。