現(xiàn)有濕度傳感器在低濕條件下存在靈敏度低的問題，難以滿足高精度檢測要求。團隊開發(fā)了一種基于碳量子點@納米森林復(fù)合結(jié)構(gòu)的新型濕敏材料，利用納米森林的高孔隙率和超親水特點，及其與柔性基底可兼容制備和晶圓級制備特點，成功研發(fā)出一種新型的高性能柔性濕度傳感器和傳感器陣列。同基于PI濕敏材料或基于納米森林濕敏材料的柔性濕度傳感器相比，該新型傳感器顯著提升了濕度檢測靈敏度，尤其在低濕條件下，其靈敏度提高了4.3倍。團隊還探索了該新型柔性濕度傳感器和傳感器陣列在高精度環(huán)境濕度監(jiān)測、皮膚濕度檢測、指尖接近探測、植物葉片蒸騰作用檢測等多種場景下的應(yīng)用，展現(xiàn)了其廣闊的應(yīng)用潛力，為智能可穿戴設(shè)備和環(huán)境監(jiān)測等技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展提供了一種新的技術(shù)方案。
基于該研究成果的論文“A highly sensitive flexible humidity sensor based on a wafer-level composite material of carbon-quantum-dots@nanofiber clusters”近期發(fā)表在國際著名期刊Sensors and Actuators B: Chemical上(DOI: 10.1016/j.snb.2024.135493)，微電子所博士研究生趙越芳為該文章的第一作者，毛海央研究員為該文章的通訊作者。
該項研究得到了國家自然科學基金、廣東省重點領(lǐng)域研發(fā)計劃和中國科學院青促會項目支持。
近年來，課題組在相關(guān)項目的支持下圍繞納米森林傳感器開展了大量研究，相關(guān)成果先后發(fā)表在ACS Sensors (2020), Sensors and Actuators B: Chemical (2020), Advanced Functional Materials (2021), IEEE Electron Device Letters(2021/2022), Microsystems & Nanoengineering (2022), ACS Applied Materials & Interfaces(2023)等傳感器領(lǐng)域知名的國際期刊上，碩士研究生劉鳳宇針對納米森林濕度傳感器在無聲語音檢測方向的研究工作在IEEE MEMS 2024 國際學術(shù)會議上榮獲優(yōu)秀學生口頭報告獎。
圖1：高性能柔性濕度傳感器在不同場景中的應(yīng)用演示
圖2：學生在IEEE MEMS 2024國際學術(shù)會議中獲優(yōu)秀口頭報告獎
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