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柔性電容式濕度傳感器的設(shè)計(jì)和制造。（a） 柔性GA的制造工藝2O3/LM濕度傳感器，包括超聲波，噴涂涂層和激光燒結(jié)。（b） 激光燒結(jié)形成GWLM薄膜的機(jī)理示意圖和Ga的傳感機(jī)理示意圖2O3/基于 LM 的濕度傳感器。學(xué)分：光電進(jìn)展（2023 年）。DOI：10.29026/oea.2023.220172

最近對新興柔性濕度傳感器的研究在先進(jìn)制造方法以及包括人類保健檢測、工廠健康管理和非接觸式人機(jī)界面在內(nèi)的創(chuàng)新應(yīng)用方面取得了長足的發(fā)展。電容式濕度傳感器因其可靠的濕度傳感性能、低功耗和簡便的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而受到廣泛關(guān)注。通常，電容式濕度傳感器的性能與傳感電極之間功能材料的介電常數(shù)密切相關(guān)。

到目前為止，已經(jīng)研究了各種活性材料作為柔性電容式濕度傳感器，例如碳材料，金屬氧化物，金屬硫化物和聚合物。同樣，它們通常具有大的暴露表面積和豐富的活性位點(diǎn)，與水分子相互作用。加語2O3作為一種具有高暴露親水基團(tuán)的潛在金屬氧化物，已被用作電容式濕度傳感器的活性材料。

獲得Ga的傳統(tǒng)制造技術(shù)2O3基于濕度傳感器主要涉及化學(xué)氣相沉積、熱處理和水熱方法。然而，這些方法通常需要高退火溫度，復(fù)雜的制造程序以及各種材料系統(tǒng)，阻礙了其實(shí)際應(yīng)用。

柔性濕度傳感器的表征。具有激光燒結(jié)和（a，e）的GWLM（a-d）的SEM圖像。（f） Ga、In和O分布的EDX圖像。（g） PI薄膜上未燒結(jié)的GWLM顆粒的直徑尺寸分布直方圖。（h） 不同激光通量下激光感應(yīng)導(dǎo)電GWLM路徑的電阻率。（i） 激光通量為9.4 J/cm2時燒結(jié)LM路徑的最小分辨率。（j）-（l） GA原理圖2O3基于/LM的濕度傳感器，具有各種制造參數(shù)（即電極的寬度和長度，紫外激光通量）（頂部）。Ga的循環(huán)測量2O3基于 /LM 的濕度傳感器，通過周期性地將濕度從 30% RH 更改為 95% RH（底部）。學(xué)分：光電進(jìn)展（2023 年）。DOI： 10.29026/oea.2023.220172

數(shù)字激光直接書寫是一種快速且環(huán)保的制造方法，用于生成功能性微/納米結(jié)構(gòu)或直接創(chuàng)建高精度的敏感納米材料。基于激光-物質(zhì)相互作用，通過明智地選擇合適的激光加工參數(shù)，已經(jīng)展示了各種創(chuàng)新的柔性傳感器，例如物理、化學(xué)和生理傳感器。

典型的策略通常依賴于電極的激光直接寫入，然后在電極頂部沉積濕敏納米材料，例如碳或金屬硫化物基材料。但是，這會導(dǎo)致多個復(fù)雜的過程。因此，仍然需要一種簡單明了的方法來開發(fā)基于薄膜的濕度傳感器。

（a） 佩戴在對象臉上的商用口罩上的濕度傳感器的照片。（b） 在休息狀態(tài)下通過口腔對受試者進(jìn)行人體呼吸測試。（c） 傳感器的響應(yīng)和恢復(fù)時間。（d）-（f） 實(shí)時監(jiān)測處于靜止?fàn)顟B(tài)的受試者的鼻子呼吸頻率。實(shí)時監(jiān)測棕櫚水分，同時（g）飲用熱水和（h）運(yùn)動。學(xué)分：光電進(jìn)展（2023 年）。DOI： 10.29026/oea.2023.220172

在這項(xiàng)發(fā)表在《光電進(jìn)展》上的新作品中，一種可穿戴電容式Ga。2O3/基于液態(tài)金屬的濕度傳感器通過一步激光直接寫入技術(shù)進(jìn)行演示。由于激光的光熱效應(yīng)，Gaa2O3-包裹的液態(tài)金屬納米顆粒可以選擇性燒結(jié)并從絕緣跡線轉(zhuǎn)換為導(dǎo)電跡線，電阻率為0.19 Ω cm，而未處理的區(qū)域則作為響應(yīng)水分變化的主動傳感層。

在95%的相對濕度下，濕度傳感器顯示出高度穩(wěn)定的性能以及快速的響應(yīng)和恢復(fù)時間。利用這些優(yōu)越的性能，Gaa2O3/液態(tài)金屬濕度傳感器能夠監(jiān)測人體呼吸頻率，以及不同生理狀態(tài)下手掌皮膚水分，用于保健監(jiān)測。