突破高温与柔性兼容瓶颈 中科院新疆理化所超薄柔性温度传感器问世

近日，中国科学院新疆理化技术研究所（以下简称“中科院新疆理化所”）在超薄柔性温度传感器领域取得关键技术突破。团队创新采用“水溶性牺牲层辅助转移”策略，成功破解高性能敏感材料高温制备与柔性基底耐受度之间的核心矛盾，制备出总厚度仅40微米的超薄柔性温度传感器。该成果不仅填补了超薄形态下器件高灵敏度、柔韧性与长期稳定性难以兼顾的技术空白，更为智能医疗、机器人感知等领域的柔性智能感知系统升级提供了核心器件支撑，相关技术路径为柔性电子器件的高性能集成提供了重要参考。

柔性温度传感器作为智能医疗监测、电子皮肤、工业机器人感知等领域的核心基础器件，其超薄化、高贴合度与集成度是提升系统感知精度的关键前提。但长期以来，行业内始终面临一个核心技术瓶颈：高性能温度敏感材料的制备往往需要高温退火等苛刻工艺，而聚酰亚胺等主流柔性基底的热稳定性有限，难以耐受高温处理。这一矛盾导致传统超薄柔性温度传感器要么牺牲灵敏度换取工艺兼容性，要么因基底受损影响器件柔韧性与长期稳定性，严重制约了其在高端柔性 感知场景的应用。

为了进一步破解这一难题，中科院新疆理化所研究团队提出了“分步实施”的创新技术思路，核心在于将敏感材料的高温制备与器件在柔性基底上的构筑过程彻底分离。据团队核心研发人员介绍，该方案通过“水溶性牺牲层”作为中间载体，先在耐高温衬底上完成敏感材料的高温制备与退火处理，保障材料的高灵敏度特性；随后利用水溶性牺牲层的可控溶解特性，将制备好的敏感材料薄膜精准转移至柔性基底上，最终完成器件构筑。这一策略从根本上解决了高温工艺与柔性基底的兼容性问题，为高性能无机敏感材料与柔性衬底的高效结合提供了可靠技术路径。

为保障材料转移后的界面结合质量与器件稳定性，团队通过有限元仿真与多轮实验验证，创新设计并构筑了GeO₂/Ta₂O₅/MCO异质界面结构。该结构能够有效抑制界面处的元素扩散现象，同时缓解热应力失配问题，显著提升了器件的结构完整性与长期工作可靠性。这一界面设计与转移策略的协同创新，使最终制备的超薄柔性温度传感器展现出优异的综合性能：电阻温度系数（TCR）高达-4.1%/℃，远超行业主流柔性温度传感器水平，意味着其温度感知灵敏度更高；响应时间仅为192ms，可实现快速温度变化监测；在1000次反复弯折及-20℃~80℃的热冲击循环测试中，器件性能衰减率低于5%，具备出色的环境适应性与稳定性。

从仪器设备行业发展视角来看，该成果的问世具有重要的技术革新意义。长期以来，柔性温度传感器的“超薄化”与“高性能”难以兼顾，成为制约其向高端智能感知领域渗透的关键障碍。中科院新疆理化所此次开发的技术方案，不仅实现了40微米超薄形态与高灵敏度、高稳定性的协同突破，更提供了一套可复制的“高性能材料+柔性基底”集成工艺，为柔性电子器件的规模化制备提供了技术参考。

在应用场景拓展方面，该超薄柔性温度传感器展现出广阔前景。在智能医疗领域，其超薄柔性特性可实现与人体皮肤的紧密贴合，有望用于体温精准监测、医疗机器人接触式温度感知等场景；在工业机器人领域，可集成于机器人末端执行器，提升对作业环境温度的精准感知能力；此外，还可适配可穿戴电子设备、极端环境监测仪器等多种场景，推动柔性 感知技术的产业化落地。

中科院新疆理化所的这一突破，不仅提升了我国在柔性温度传感器领域的技术竞争力，更对推动柔性电子、智能感知等新兴产业的发展具有重要意义。