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對睡眠障礙病人的呼吸狀態(tài)監(jiān)測是常用的輔助診療手段之一。由于人體呼吸時會引起口鼻附近濕度的變化,因此,可以借助濕度傳感器來監(jiān)測人的呼吸狀態(tài)。剛性濕度傳感器在使用過程中容易使人體產(chǎn)生較強的不適感,考慮到薄膜狀態(tài)的柔性濕度傳感器具有良好的柔韌性,能夠貼附在各種物體表面監(jiān)測濕度變化情況,更有利于其推廣和應(yīng)用。其中柔性電阻式濕度傳感器由于制備過程簡單,成本低,等優(yōu)勢,得到了廣泛研究。
然而,目前絕大多數(shù)電阻式柔性濕度傳感器采用滴涂或旋涂的方法制備,難以實現(xiàn)圖案化和大批量生產(chǎn)。同時,采用碳納米材料或?qū)щ娋酆衔锏葷穸让舾胁牧系娜嵝噪娮枋綕穸葌鞲衅鬟€面臨著響應(yīng)恢復(fù)時間長、靈敏度低等問題,限制了它們的實際應(yīng)用。為了滿足不同應(yīng)用場景的多樣化需求,以快速、低成本、大批量的方法制備得到具有快速響應(yīng)能力、高靈敏度以及寬響應(yīng)范圍的柔性濕度傳感器是十分必要的。
近日,武漢大學(xué)吳偉教授課題組在《Advanced Materials》上發(fā)表文章“All-printed, Fast Response Flexible Humidity Sensor Based on Hexagonal-WO 3 Nanowires for Multifunctional Applications”,報道了一種通過絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備的基于六方相氧化鎢納米線的柔性濕度傳感器,該傳感器具有寬響應(yīng)范圍、高靈敏度、快速響應(yīng)的特點,能實現(xiàn)快速、批量化制備,可用于人體呼吸頻率監(jiān)測、非接觸式傳感以及包裝開啟狀態(tài)檢測。
該團(tuán)隊通過實驗設(shè)計合成了以(001)晶面為主要生長和暴露晶面的六方相氧化鎢納米線,表現(xiàn)出更強的化學(xué)吸附能力和濕度敏感性,通過將其油墨化處理得到具有良好印刷適性的功能油墨,并采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)在聚對苯二甲酸乙二醇酯基底表面上制備了電阻式柔性濕度傳感器。所制備的柔性濕度傳感器具有寬響應(yīng)范圍(11-95% RH)、高靈敏度、較快的響應(yīng)速度(1.5 s)和良好的循環(huán)穩(wěn)定性,并展示了該傳感器在人體呼吸頻率監(jiān)測、非接觸式傳感,以及藥品包裝開啟監(jiān)測等領(lǐng)域的多功能應(yīng)用潛力。得益于絲網(wǎng)印刷的技術(shù)優(yōu)勢,還可以輕松的通過改變濕度敏感層和叉指電極層的制備參數(shù)調(diào)控濕度傳感器的性能,以滿足特定應(yīng)用的不同要求。
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