前言

根据湿度传感的最新进展，从可穿戴电子设备和机器人皮肤到智能食品包装，越来越多的应用推动了研究。现代应用需要在非常规基底(柔性或整合型)上制造的新型传感器，也需要大面积制造。制造这种传感器通常与印刷技术相关，并且利用有机材料薄膜作为传感器的活性层。许多方法集中在有机材料传感元件上，包括聚合物、碳基材料、和复合材料。用两亲性超分子组件实现湿度传感可能是最有前途的方法，因为这种技术控制着单个分子组件组织成所需的结构。对于这种传感器，使用一种生产超分子纳米纤维作为活性电阻传感材料的解决方案，获得了前所未有的快速响应、灵敏度和恢复时间。然而，在这些不同的方法中，敏感元件的制备相当复杂，并且它们需要刚性基底。

研究内容

科罗拉多大学科罗拉多斯普林斯分校的研究人员提出了一种通过在带有电极的基底上印刷溶致变色液晶薄膜来制造柔性湿度传感器的方法。他们将固体LCLC薄膜的传感特性描述为周围空气湿度的函数。这种基于LCLC的湿度传感器在30%-80%相对湿度下具有超过5000%的高灵敏度，其响应和恢复时间在毫秒内。从溶液中生产这些材料的方法比气相沉积的成本低，并且更容易在较大的衬底上进行规模化生产。

实验方法

实验使用通道长度为20微米、宽度为40毫米的金交叉电极。玻璃用肥皂洗涤剂在超声波浴中清洗基片和电极，然后用蒸馏水漂洗，并浸入玻璃蚀刻溶液(5%氢氧化钾水溶液和异丙醇的混合物)浴中。1小时后，将衬底从蚀刻溶液中取出，用蒸馏水冲洗，并干燥。

LCLC的分子结构示意图。

湿度传感器的特性。

LCLC固体薄膜的湿度相关x射线研究。

结论

研究人员已经描述了一种用有机材料生产固体LCLC薄膜的有效和简单的方法，该方法可以用于测量湿度，提高效率和降低成本。已经证明了分子聚集体中的堆积距离取决于环境湿度。含水量的变化改变了分子基团之间弱的非共价疏水和亲水相互作用。湿度引发的堆积距离变化会导致通过骨料的电流发生剧烈变化。电流对湿度增加的响应非常快，并且取决于所施加的偏置电压。提议的方法的主要好处是多方面的:与柔性塑料基板兼容的低加工温度；LCLC的弹性模量低，可以弯曲；通过印刷简单制造；高灵敏度；快速响应；和环境友好的生产，因为水被用作溶剂。

https://doi.org/10.1063/5.0008203。