使用灵活的传感器进行实时温度检测可以开辟各种新的可能性。然而，由于检测离子材料的热容量有限和封装问题，使用柔性传感器获得快速的亚毫秒反应时间仍然是一项重大挑战。
最近发表在《纳米快报》杂志上的一项研究解决了这个问题，方法是用单层二硫化钼(MoS2)创建一个灵活的传感器，该传感器能够在几微秒内感应温度变化，比通常使用的薄膜金属探测器快约100倍。
使用灵活的传感器进行实时热检测
温度是反映被测物体及其周围环境状况的最基本物理变量，它随时间和位置而波动。温度控制在日常和工业环境中至关重要，而实时温度传感近年来受到越来越多的关注。
许多生物医学系统、污染管理和安全关键的机器控制系统需要快速可靠的热量读数。灵活的传感器组件通常需要直接连接到人体组织或曲面，以便在实时热检测系统中获得一致和准确的数据读数。
因此，在极薄、均匀且灵活的平台上实施下一代温度检测器对于增强与生物材料的相互作用以及在可生物降解的包装或电子元件中轻松植入传感器至关重要。
基于二维(2D)材料的柔性温度传感器最近在各种应用中显示出巨大的前景，包括便携式电子产品、机器人系统、医疗服务和假肢。由于许多二维材料的无毒和生物相容性，基于这些材料的柔性传感器可用于可植入电子设备中进行实时热传感。
二维(2D)纳米材料，例如石墨烯和碳纳米管(CNT)，最近已成为具有出色响应能力的柔性热探测器的有希望的候选材料。然而，二维(2D)半导体，如二硫化钼(MoS2)，在此类应用中具有几乎未开发的潜力，但并未受到太多关注。
用于制造柔性传感器的二硫化钼
先前对二硫化钼的研究表明，它具有作为新型传感材料的巨大潜力。二硫化钼具有很好的细胞相容性和高热阻系数(TCR)，但其实时传感效率和阵列集成能力还有待研究。
在这项研究中，研究人员使用最近开发的直接转移技术制造了一种灵活的传感器，用于对原子级薄的二硫化钼进行快速准确的热检测。
为了实现这种灵活的传感器，化学气相沉积被用来制造一致的单层二硫化钼片。在将二硫化钼薄膜输送到柔性平台之前，沉积金触点并构造二硫化钼涂层。然后用5微米厚的可弯曲聚酰亚胺(PI)基板旋涂该表面。这导致具有极低表面粗糙度的二硫化钼表面。
研究人员还建造了四乘四的二硫化钼温度探测器面板，以说明这种独特材料在生产用于实时温度监测的低成本柔性传感器方面的可行性。
研究的重要发现
研究人员发现，制成的柔性传感器的热响应时间为36微秒，比传统使用的薄膜金属传感器快许多数量级。热分析表明，二硫化钼接触和封装仅限制了柔性传感器的反应时间。
所制备的柔性传感器具有显着的热电阻系数、循环过程中的一致操作以及用氧化铝覆盖时的长期热测量能力。
二硫化钼表面与空气和水分的接触通常需要几分钟才能沉降，这可归因于加热后未封盖的柔性传感器的电导率持续上升。另一方面，氧化铝覆盖足以钝化二硫化钼表面并稳定产生的柔性传感器响应。
简而言之，快速温度检测对于大型面板的实时读数至关重要，例如，检测电力电子设备中的微秒级温度浪涌以避免机械损坏。总体而言，这项工作的结果可以导致使用二硫化钼等原子薄半导体开发广泛的实时温度传感器。