- 文献综述（或调研报告）：
摘要：在工业，农业和人类活动中，环境湿度的测量和控制至关重要。这些年来，已经开发出各种类型的湿度传感器。为了满足人们的需求，必须具有更高的灵敏度，更宽的湿度检测范围以及更快的响应和更短的恢复时间的湿度传感器。同时，为了满足工业，农业和人类活动要求的多样性条件，柔性湿度传感器的重要性就更加凸显。许多材料已作为电容式湿度传感器的电介质材料进行了研究，包括聚合物，陶瓷和复合材料。陶瓷由于其价格低，热性能好，机械强度高和响应速度快而被普遍用于湿度传感器。然而，老化和回滞的问题是的它们无法成为长期操作和高精度的监测传感器。为了实现可靠性、稳定性、高灵敏度以及使用寿命，本课题考虑了多种基于聚合物的传感材料。本文综述了制造超高灵敏度的湿度传感器的几种理想材料与可行方法。
关键词：湿度传感器；超高灵敏度；柔性
- 引言
随着物联网的发展，湿度的控制和监视不仅对半导体技术，设备的防腐以及工农业生产，而且对医学诊断和环境监测都至关重要。因此，湿度检测引起了广泛的兴趣，并且提出了许多用于湿度感测的不同材料。但是，很难同时实现多种突出性能，例如高灵敏度（特别是在低湿度范围内），低滞后特性和快速响应/恢复时间等。
本文主要介绍一些高灵敏度的柔性衬底湿度传感器所采用的工艺，同时介绍几种对柔性衬底进行改性的方法。
- 高灵敏度柔性湿度传感器研究进展
2.1基于亲水性聚四氟乙烯（H-PTFE）的柔性湿度传感器
Heekyeong Park等人介绍了一种使用亲水性聚四氟乙烯（H-PTFE）作为吸水的电介质敏感膜的柔性电容式湿度传感器。 H-PTFE是一种聚合物基膜，具有无规则的多孔结构，孔径为0.45 micro;m，孔隙率为80％[1]。由于其多孔结构，H-PTFE具有较大的体积面积和柔韧性，就像纸一样。另外，已知H-PTFE具有热稳定性，化学稳定性和抗撕裂性，这也为传感器提供了优势。据报道，碱金属可通过破坏非常牢固的碳氟键来有效蚀刻聚四氟乙烯（PTFE）表面，这使PTFE能够将羟基（OH）引入多孔结构中[2]。在这项研究中，为进一步改善H-PTFE的亲水性，通过处理氢氧化钠（NaOH）将OH基团添加到H-PTFE表面。相对于相对湿度（RH）在45％至90％范围内的变化，这导致了电容值的急剧增加，大约增加了20000。此外，还清楚地观察到了传感性能的线性行为和低滞后现象。此外，即使经过3000次循环弯曲测试，所提出的传感器对温度波动也不是很敏感，并且性能也没有降低[3]。
证实了对H-PTFE膜的NaOH处理进一步提高了灵敏度，检测动态范围和吸水率的可靠性。 循环弯曲测试还证明了湿度传感器的高机械柔韧性。
2.2基于快速响应的纳米金刚石柔性可穿戴湿度传感器
Xinglin Yu等在聚酰亚胺衬底上制备了一种基于纳米金刚石（ND）传感膜的新型柔性湿度传感器[4]。还进行了一系列与柔韧性相关的湿度测试实验。实验结果表明，所制备的传感器表现出亚秒级的响应/恢复时间，并且在不同的弯曲状态下均具有良好的重复性。结果发现，不同的弯曲半径会对湿度传感器的响应/恢复时间产生影响。响应/恢复时间随弯曲半径的增加而减少，这可能与纳米金刚石感测膜在不同弯曲半径下的间距变化有关[5,6]。
实验结果表明，该传感器在不同的弯曲状态下均具有超快的响应/恢复速度，并具有良好的重复性。响应/恢复时间随弯曲半径的增加而减少，且具有良好的柔韧性和快速响应性[7]。
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