基于ITO/In2O3的高度灵敏、柔性的高温传感器，用于水下温泉监测

柔性传感器通过ITO和In?O?材料实现水下温泉30-300℃宽温域稳定测温，具备179.6μV/°C高灵敏度，耐20MPa压力和10,000次弯折，在海水浸泡48小时后输出波动仅1.94%，验证了其耐腐蚀性与长期可靠性。

　　

摘要

使用高灵敏度、柔性的传感器来监测水下温泉中快速变化的热环境是一种极具前景的温度测量技术。本文设计了一种柔性高温传感器，采用导电的ITO（氧化铟锡）和灵敏的In₂O₃作为传感层。这些材料被沉积在聚酰亚胺薄膜基底上，并用PET材料封装，以实现水下温泉中快速变化热环境的原位温度监测。仿真结果显示，在无外压的情况下，该传感器在从不同温度快速冷却至25°C的过程中，灵敏度达到179.6 μV/°C；在20 MPa的压力下，相同冷却条件下的最大输出变化仅为5.76%，显示出优异的热响应稳定性。此外，仿真与实验结果的结合表明，传感器中的蛇形电极结构有效降低了内部应力，使其在经过10,000次机械弯曲循环后仍能保持稳定的输出，从而证明了其出色的结构稳定性和重复性。进一步测试表明，该传感器在30–300°C的宽温度范围内保持了稳定的热电输出，并在包括空气（火焰加热）、水、海水和高温硅油在内的多种介质中表现出优异的性能。值得注意的是，在海水中连续运行20小时和浸泡48小时后，热电输出曲线的平均变化仅为1.94%，显示出良好的耐腐蚀性和长期稳定性。这些特性表明，这种柔性传感器在水下温泉极端热环境中的温度监测应用具有巨大潜力。