引言

随着智能化和自动化时代的到来，湿度传感器在医疗健康、人机交互和电子设备等领域中的应用越来越广泛。特别是柔性湿度传感器，由于其出色的适应性、轻便设计和优异的柔韧性，成为了这些领域的新宠。然而，传统湿度传感器存在低灵敏度、稳定性差等问题，限制了其广泛应用。近期，一项发表于《Chemical Engineering Journal》的研究提出了一种基于MXene层间协同修饰的高响应柔性湿度传感器，解决了这些问题，为未来的智能传感技术提供了新的思路。

正文

1. MXene的独特优势与挑战

MXene作为一种新型二维材料，因其丰富的亲水官能团、大的反应表面积和卓越的电导率而备受关注。它在湿度传感器领域展现出巨大潜力，但同时也面临一些挑战，如快速氧化降解、严重的层叠问题和有限的机械强度。这些问题使得MXene基湿度传感器难以同时实现高响应、高灵敏度和高稳定性。

2. 层间协同修饰策略

为了解决MXene的固有缺陷，研究人员提出了通过聚（吲哚-6-胺）（P6AIn）和羧甲基纤维素（CMC）对MXene进行层间协同修饰的方法。P6AIn带正电荷，可以自组装到MXene层间和CMC表面，增加层间距并形成纳米级通道，从而加速水分子的吸附和脱附。此外，P6AIn和CMC之间的相互作用形成了导电网络，显著提高了电子传输效率。CMC的引入不仅增加了MXene的机械强度，还赋予了复合材料更多的亲水基团，增强了湿度敏感性。

3. 实验方法与性能测试

研究人员通过一系列实验验证了该复合材料的优越性能。首先，他们制备了MXene、P6AIn和CMC的不同比例混合物，并通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段对其微观结构进行了表征。结果显示，P6AIn和CMC均匀分布在MXene层间，形成了稳定的复合结构。随后，他们对复合材料的湿度响应特性进行了详细测试，包括阻抗响应、响应时间、线性度等。实验表明，该传感器在相对湿度范围11%-98%内表现出极高的响应值（17340），响应时间仅为4秒，且具有出色的线性度（R²=0.99928）。

4. 应用前景与实际测试

为了进一步验证传感器的实际应用价值，研究人员将其应用于实时监测人体呼吸、手指湿度和土壤湿度。结果表明，该传感器在不同应用场景下均表现出优异的性能。例如，在监测呼吸频率时，传感器能够区分不同生理状态下的呼吸模式；在非接触式识别和人机交互方面，传感器对干湿手指的阻抗响应差异明显；在农业领域，传感器能够精确控制土壤湿度，确保植物健康生长。

5. 环境稳定性和机械性能

除了优异的湿度响应特性外，该传感器还表现出卓越的环境稳定性和机械性能。经过多次弯曲测试后，传感器的湿度响应阻抗变化小于5%，证明了其良好的机械强度。此外，传感器在极端环境条件下（如低温、高温、酸碱气体等）也表现出稳定的性能，展示了其在各种条件下的应用潜力。

结论

综上所述，基于MXene层间协同修饰的高响应柔性湿度传感器在多个方面展现了突出的优势。通过引入P6AIn和CMC，有效解决了MXene的固有缺陷，实现了高响应、高灵敏度、高稳定性和高机械强度的完美结合。这一创新成果不仅为湿度传感器的发展提供了新思路，也为智能传感技术在医疗健康、人机交互和农业领域的应用开辟了广阔前景。未来，研究人员将继续优化材料性能，拓展更多应用场景，推动湿度传感器技术的进一步发展。

Fig. 1. P6AIn/MXene/CMC 传感器的制备

Fig. 2. （a，b）MXene、（c）PM11 和（d）PM11 - C3 的扫描电子显微镜（SEM）图像。（e）PM11 - C3 的 SEM 映射。（f，g）MXene、（h，i）PM11 - C3 的高分辨率透射电子显微镜（TEM）图像

Fig. 3. 复杂阻抗谱（a）在 11%相对湿度下，（b）从 33%相对湿度到 54%相对湿度，（c）从 65%相对湿度到 98%相对湿度。PM11 - C3 传感器在（d）低相对湿度和（e）高相对湿度下的等效电路。（f，g）PM11 - C3 的微观机制图。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.160572