近年来，各大品牌的折叠屏手机、柔性可穿戴电子等智能设备层出不穷，成为职业热门。作为柔性电子设备的重要组成部分，柔性传感器用以丈量温度，反映人体的各项方针。现有的柔性薄膜温度传感器受柔性衬底、灵敏资料等约束，难以完结高温物理场的温度丈量。因而，怎么承继柔性薄膜传感器优势，完结柔性薄膜传感器在高温环境下的运用是一个值得重视的问题。

  近来，来自微纳制作范畴的一项最新研讨效果，为柔性传感器打破高温运用瓶颈供给了新思路。西安交通大学机械工程学院精细工程研讨所的刘兆钧博士、田边教授、蒋庄德院士及其协作团队初次制备出了具有杰出温度灵敏性的高温柔性温度传感器。相关效果发表于工程制作范畴期刊《极点制作》。

  柔性传感器是指选用柔性资料制成的传感器，具有杰出的柔韧性、延展性，乃至可自在曲折、折叠，并且结构方式灵活多样，可依据丈量条件的要求恣意安置，能够十分方便地对杂乱外表进行检测。

  在可穿戴方面，柔性的电子产品合适“人体不是平面”的生理特性，因而更易于测验皮肤的相关参数，其可将外界的受力或受热状况转换为电信号，传递给机器人的电脑进行信号处理，然后实时精准地监测出人体各项方针。

  “柔性薄膜温度传感器能变形、易附着、轻浮等长处受到了研讨人员的广泛重视。”田边说，“热电偶式传感器以结构简略、动态呼应快、便于集中控制等长处锋芒毕露。”

  结合二者优势，热电偶式柔性薄膜温度传感器应运而生。“温度传感器主要由两部分组成，由两种不同资料制成的温度灵敏层和柔性基板。温度灵敏层常由金属以及金属化合物组成，柔性基材则挑选现已商业化的聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺等高分子聚合物资料。”田边表明。

  实践上，柔性传感器的优势使其能运用到多个范畴傍边，除了可穿戴设备，柔性传感器还在医疗电子、环境监测等范畴显示出很好的运用远景。但是，现有的柔性薄膜温度传感器受柔性衬底、温度灵敏资料等约束，难以在高温环境场中作业，更无法完结功用化运用。“因为柔性基板的熔点一般低于400℃，在高温环境中产生碳化后会变脆、变硬，因而，很难在高温环境下运用现有的柔性温度传感器。这一点也约束了它们在航空航天、钢铁冶金和爆破损害检测等极点环境中的运用。”田边解释道。

  “现有的高温温度丈量手法受限于设备尺度大、需求损坏结构、损坏气流场、受环境搅扰等，难以完结对温度场的无损实时温度监测。”博士生刘兆钧弥补道。因而，怎么承继柔性薄膜传感器的优势，完结柔性薄膜传感器在高温环境下的装置与运用是亟须处理的关键问题。

  为了打破柔性温度传感器的温度丈量瓶颈，田边教授团队立异性地挑选了具有宽温域的铝硅氧气凝胶毡作为温度传感器的柔性基板。因为柔性基板外表不均匀、粗糙度较大，难以经过传统的微纳制作工艺完结薄膜堆积与功用化，因而团队选用了丝网印刷技能制备厚膜以战胜上述困难。

  在制备传感器的实践操作中，田边、刘兆钧等人运用有机黏合剂混合功用粉末完结浆料装备，使用高温热处理的办法去除薄膜中的剩余有机物，如环氧树脂、松油醇等。一起，团队还针对不同运用外表，依据柔性资料可变形、可共形的优势，完结了功用薄膜的特定曲面化制备。“就像球鞋规划者依据球星脚底的尺度巨细来拟定码数相同，这种‘独家订制’能有用处理一些问题。”田边表明，这样制备好的柔性温度传感器能够贴附于不同曲率曲面，例如叶片等。一起，其也具有超薄、超轻等长处。这项研讨初次完结柔性传感器在零下190℃至零上1200℃这一极广的温度范围内作业，测验灵敏度也达到了可观的226.7微伏每摄氏度(μV/℃)。这是现有一切柔性温度传感器难以完结的。扩展柔性传感器的作业温域，为柔性传感开辟了更宽广的运用范畴，它在探险排难、航空航天、钢铁冶金等范畴将呈现出巨大的运用潜力。

  在被问及新式柔性传感器何时能够完结实践运用时，蒋庄德表明：“咱们团队的研讨人员对制备的柔性温度传感器现已进行了多种实验室级测验与实践测验。其间，包含对航模发动机的尾喷温度进行实时监控，小型物理爆破场爆破瞬时温度丈量以及对坩埚中金属熔化进程进行温度监测等。传感器在整个测验进程都体现出了优异的测温才能。”

  在蒋庄德看来，科技开展的方针一直环绕造福人类。他指出：“咱们依据柔性温度传感器极轻、极薄的特色，立异性地将其运用于智能穿戴设备，如传感器与环保通明面罩相结合规划出的智能口罩，完结对人体呼吸状况的实时监测，有望惠及长时间茕居旅行者和缓慢病患者。咱们的科研效果能够给人们的日子带来快捷，这也让科研有了‘温度’。”

  现在，柔性传感器许多技能仍停留在研讨阶段，柔性传感器产业链全体才能亟待增强。就技能自身而言，传感器自身的稳定性、耐磨损性等还需求进一步进步。而从整个产业链的配套来说，柔性电路、柔性存储，以及软硬衔接等环节也需求跟进脚步。在未来，团队也希望将制备的柔性传感器进一步优化，完结飞机外表、涡轮叶片等国之重器上的温度丈量，为我国科技进步添砖加瓦。