DOI:10.1016/j.snb.2020.128340
這項研究介紹了一種獨特的方法來生產高靈敏度的網球拍狀光纖濕度傳感器，該傳感器由U型探頭和電紡功能納米纖維組成。球拍的功能性納米纖維由兩種聚合物分子混合物在約1.7 kv/cm的電場中電紡而成的共軛聚合物組成。通過靜電紡絲技術制備了互穿聚合物網絡，為此，使用了摻雜聚（3,4-乙烯二氧噻吩）聚苯乙烯磺酸鹽（PEDOT:PSS）的聚乙烯醇（PVA）聚合物溶液。互穿聚合物網絡/H2O的氫鍵相互作用在增加濕度傳感器的靈敏度方面起著重要作用。研究發現傳感器的靈敏度為-0.990nm/％RH，比未摻雜的PEDOT:PSS PVA納米纖維的靈敏度高16.02％。
圖1.彎曲直徑為1.01 mm的小型U型彎曲傳感器的（a）制備和（b）化學蝕刻過程示意圖。將纖維的兩端插入石英管中，通過微型平臺的旋轉使纖維在管內收縮并確定彎曲直徑。
圖2.在U型光纖傳感器上涂覆導電仿生肌肉聚合物納米纖維的靜電紡絲工藝示意圖。將該聚合物溶液從注射器中擠出到針上以形成液滴，并通過高壓將其施加到聚合物溶液的液滴上以使液滴進入帶電狀態。
圖3.彎曲直徑為1.01 mm，直徑為（a）125μm、（b）105μm、（c）85μm、（d）65μm，（e）45μm和（f）25μm的U型光纖的照片。蝕刻光纖可有效控制光纖包層的直徑，從而增加從纖芯泄漏到包層的光強度。
圖4.（a）根據時間和直徑的平均光纖蝕刻速率，（b）由彎曲直徑為2.53、1.57和0.54 mm的U型纖維提供的葡萄糖測定的波長敏感性。
圖5.當濕度從20％RH增加到80％RH時，涂有電紡PVA納米纖維的網球拍狀纖維引起的傳輸損耗和共振波長變化。
圖6.（a）在230倍的放大倍數下，靜電紡絲制備的包覆有聚合物納米纖維的網球拍狀纖維的掃描電子顯微鏡圖像，以及（b）在2750倍的放大倍數下，采用靜電紡絲技術制備的由PEDOT:PSS摻雜的PVA組成的聚合物仿生肌肉納米纖維。
圖7.當濕度從20％RH增加到80％RH時，涂有摻雜PEDOT:PSS的電紡PVA納米纖維的網球拍狀纖維引起的傳輸損耗和共振波長變化。
圖8.靜電紡絲制備的涂覆PVA:PEDOT:PSS納米纖維的網球拍狀纖維，網球拍狀纖維彎曲后上、中、下段兩端的距離（a）潮濕后和（b）潮濕前。
圖9.（a）摻雜PEDOT:PSS的PVA納米纖維和（b）PVA納米纖維的FTIR光譜。
圖10.用聚合物溶液制成的網球拍狀纖維中氫鍵相互作用的圖解，該聚合物溶液由摻雜PEDOT:PSS的PVA組成。當H2O分子與仿生肌肉納米纖維網絡接觸時，機械收縮特性會影響網球拍狀纖維的彎曲半徑。
