前言

数十年来，纸张一直被用作制造分析设备的支撑平台。其灵活、可折叠和重量轻的特性使其成为设计具有电子、光学、光电和电化学应用的便携式设备的理想基底。除此之外，纸张具有超亲水的网状分级结构，包括随机互连的纤维素纤维。固有的高孔隙率和芯吸能力有助于亲水前体的均匀吸附，从而使其成为原位生长纳米材料(如金属氧化物、导电聚合物等)的合适基质。湿度传感是环境监测的一个组成部分，在药物储存区、医院、食品储存和包装、电子设备制造和空调系统等的维护中起着至关重要的作用。商用湿度传感器，包括基于氧化锡、红外、催化和露点传感机制的湿度传感器，制造和维护成本高，功耗大，合成和/或操作需要高温。因此，在开发湿度敏感有机材料方面已经做出了相当大的努力。

研究内容

通过改变原位聚合参数，伯明翰大学的研究人员在滤纸上合成了两种不同形貌的聚苯胺涂层，即部分纳米纤维和纳米颗粒聚苯胺。然后研究了两种聚苯胺-纸复合材料的形态对其电阻型湿敏性能的影响。发现滤纸在提高聚苯胺纸复合材料的湿度敏感性和耐久性方面发挥了重要作用，因为它增加了水蒸气吸附能力，提高了机械灵活性和环境稳定性。这项工作的新颖之处在于设计了一步制作工艺，在纸基上合成了一种耐溶胀的聚苯胺纳米结构，可用作耐化学性湿度传感元件。

实验方法

方案A介绍了使用苯胺在0℃下在纸上快速混合、静态聚合来制备部分纳米纤维(pNf)聚苯胺-纸复合物。然而，方案B描述了纳米颗粒聚苯胺-纸复合物的制备，使用滴加混合，在5℃下苯胺在纸上的周期性搅拌聚合。研究人员组装了一个简单的电阻式湿度传感装置。使用密封容器建造了10个受控湿度的封闭空间，每个封闭空间都装有不同的饱和物。使用商用温湿度计监测每个密封室内的相对湿度和温度。恒电位仪(Autolab)用于监控湿度传感元件的电阻。

首先合成聚苯胺纸复合材料，然后制作电阻式湿度传感装置。

羟基乙酸掺杂PANI纸复合材料的光学图像。

PNf PANI涂层的XPS宽扫描测量光谱。

结论

本文报道了有关纸基感光材料制造的研究结果，该感光材料包括一层涂在一层纸基上的纳米结构湿度聚合物涂层。部分纳米纤维纸由于在较高湿度(≥ 55%相对湿度)下的溶胀效应而表现出双峰振动响应。在这种情况下，该纸可替代传统的热传感器，这些热传感器制作在玻璃/裸玻璃/聚酯基底上。

DOI：10.1109 / JSEN.2020.3001599。