中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
年來(lái)，睡眠障礙患病人群的數量和年齡范圍正在不斷增大，為了更好的幫助醫生了解患者病情，往往需要利用傳感器協(xié)助監測患者的睡眠情況，最常見(jiàn)的方式是通過(guò)人體的呼吸監測來(lái)觀(guān)察。當人體呼氣/吸氣時(shí)，口鼻附近會(huì )相應的產(chǎn)生濕度變化，因此，可以通過(guò)濕度傳感器對病人睡眠時(shí)的呼吸頻率、呼吸狀態(tài)進(jìn)行監測，以輔助醫生對患者病情進(jìn)行正確的診斷。
近日，武漢大學(xué)中南醫院陳雄教授和圖像傳播與印刷包裝研究中心吳偉教授發(fā)表印刷柔性濕度傳感器的制備及其應用方面的最新研究成果。相關(guān)研究成果發(fā)表在A(yíng)dvanced Materials上。武漢大學(xué)為唯一通訊單位，圖像傳播與印刷包裝研究中心博士研究生郭盼旺和博士后田彬為共同第一作者，中南醫院陳雄教授和圖像傳播與印刷包裝研究中心吳偉教授為共同通訊作者。
薄膜狀態(tài)的柔性濕度傳感器由于具有良好的柔韌性，能夠貼附在各種物體表面以擴寬其應用場(chǎng)景，如作為可穿戴器件附著(zhù)在人體表面監測人體表面濕度或呼吸頻率，或者作為功能器件置于包裝中監測包裝內的濕度變化情況。其中柔性電阻式濕度傳感器由于制備過(guò)程簡(jiǎn)單，成本低，等優(yōu)勢，得到廣泛研究。然而，目前絕大多數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(shí)現規?；?、圖案化和大批量生產(chǎn)。同時(shí)，采用碳納米材料或導電聚合物等濕度敏感材料的柔性電阻式濕度傳感器還面臨著(zhù)響應恢復時(shí)間長(cháng)、靈敏度低等問(wèn)題，限制了它們的實(shí)際應用。
對此，本研究設計合成了以(001)晶面為主要生長(cháng)和暴露晶面的六方相氧化鎢納米線(xiàn)，表現出更強的化學(xué)吸附能力和濕度敏感性，在對其進(jìn)行油墨化處理后采用絲網(wǎng)印刷的方法制備得到在寬濕度范圍（11-95%RH）內具有高靈敏度、較快響應時(shí)間（1.5s）、低遲滯和良好循環(huán)穩定性的電阻式柔性濕度傳感器，并展示了該傳感器在人體呼吸頻率監測、非接觸式傳感，以及藥品包裝開(kāi)啟監測等領(lǐng)域的多功能應用潛力。得益于絲網(wǎng)印刷的技術(shù)優(yōu)勢，還可以輕松的通過(guò)改變濕度敏感層和叉指電極層的參數調控濕度傳感器的性能，以滿(mǎn)足特定應用的不同要求。
圖1 h-WO3制備
圖2 (a)傳感器對不同呼吸頻率和(b)呼吸方式的響應；(c)傳感器對指尖與傳感器之間不同距離的響應；
(d)無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)應用演示；(e)藥品包裝開(kāi)啟狀態(tài)監測應用演示；(f)打印傳感器陣列照片和3D測繪測試結果。
