基于ZIF-8衍生碳的电阻式湿度传感器制备及性能研究

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梁子轩,  张浩,  刘博文,  吴豪龙,  王震威,  苏昊锴,  黄煜博,  黄琳,  胡庆庆,  袁双双,  詹云凤*

五邑大学应用物理与材料学院柔性传感材料与器件研究开发中心, 广东江门 529020

摘     要: 随着智能可穿戴设备与健康监测技术的快速发展,具备高灵敏度、宽检测范围、低湿滞特性的柔性湿度传感器成为研究热点。传统湿度传感器受刚性基底、灵敏度低、稳定性差、温漂严重等问题限制,难以满足可穿戴检测需求。本研究以ZIF-8为前驱体,通过溶液搅拌、高温热处理及酸洗改性工艺,成功制备ZIF-8衍生多孔碳湿敏材料。采用滴涂法在柔性叉指电极上构筑柔性电阻式湿度传感器,系统探究改性条件(酸种类、酸洗浓度、酸洗时间)对材料微观结构、缺陷密度、比表面积及湿敏性能的影响,确定最优制备工艺:800°C高温热处理,80°C条件下采用2mol/L硫酸酸洗6h。所制备的ZIF8@800-H2SO4-2M传感器展现出优异的湿敏性能,检测范围达11%RH~98%RH,灵敏度为1.10/%RH,湿滞仅4.30%RH,响应时间54.82s,恢复时间25.21s。同时具备优异的重复性(重复性偏差<8.2%)、长期稳定性与机械弯曲稳定性。该传感器可精准监测人体呼吸信号,实现非接触式手掌湿度感知,在可穿戴健康监测、非接触人机交互等领域具有广阔应用潜力。
关 键 词: ZIF-8衍生碳; 电阻式; 酸洗改性; 柔性传感器; 湿度传感机理; 可穿戴健康监测
DOI: 10.57237/j.cse.2026.03.001
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