DOI:10.1016/j.snb.2020.129239
在本研究中，使用電紡磺化聚醚醚酮/聚乙烯醇縮丁醛（SPEEK/PVB）復合納米纖維研制出一種快速、穩定的聚合物濕度傳感器，并將其首次應用于呼吸監測和非接觸式傳感。首先，采用滴鑄法和靜電紡絲法分別將SPEEK制成薄膜傳感器和納米纖維傳感器。通過比較兩種傳感器的濕度傳感特性，研究者發現納米纖維濕度傳感器的遲滯特性和響應/恢復時間均得到了顯著改善。為了進一步提高其傳感性能，將不同含量的聚乙烯醇縮丁醛（PVB）摻入靜電紡絲溶液中，以制備SPEEK/PVB復合納米纖維濕度傳感器。通過掃描電子顯微鏡觀察不同PVB含量的納米纖維的形態和直徑。當SPEEK與PVB的比例為1:3時，該復合納米纖維濕度傳感器具有靈敏度高、相對濕度工作范圍寬、遲滯較小（2.68％）、響應時間短（<1s）、恢復時間短（5s）和傳感性能穩定等優點。此外，還研究了SPEEK/PVB=1:3復合納米纖維濕度傳感器的呼吸監測和非接觸式傳感性能。這項工作表明，電紡SPEEK/PVB納米纖維濕度傳感器在實時濕度監測與非接觸式傳感設備中具有良好的應用前景。
圖1.（a）SPEEK薄膜濕度傳感器的制備；（b）SPEEK納米纖維濕度傳感器的制備。
圖2.由（a）[SPEEK]，（b）[PVB]，（c）[SPEEK/PVB]=1:0.7，（d）[SPEEK/PVB]=1:1，（e），（f）[SPEEK/PVB]=1:3的ES溶液制備的納米纖維的SEM圖像。
圖3.由（a）[SPEEK]，（b）[PVB]，（c）[SPEEK/PVB]=1:0.7，（d）[SPEEK/PVB]=1:1，（e）[SPEEK/PVB]=1:3的ES溶液制備的納米纖維的平均直徑。
圖4.（a）SPEEK，（b）SPEEK/PVB=1:0.7，（c）SPEEK/PVB=1:1，（d）SPEEK/PVB=1:3（e）PVB的接觸角圖像。
圖5.在室溫、1kHz下測得的濕度傳感器的遲滯特性：（a）SPEEK膜，（b）SPEEK納米纖維。在1kHz下測得的吸附和解吸過程的響應/恢復時間：（c）SPEEK膜，（d）SPEEK納米纖維。
圖6.在25℃、1kHz和1V下，SPEEK和SPEEK/PVB納米纖維傳感器的阻抗與RH的關系。
圖7.濕度傳感器（SPEEK/PVB納米纖維）性能：（a1）SPEEK/PVB=1:0.7，（a2）SPEEK/PVB=1:1，（a3）SPEEK/PVB=1:3的遲滯；在1V、1kHz下測得（b1）SPEEK/PVB=1:0.7，（b2）SPEEK/PVB=1:1，（b3）SPEEK/PVB=1:3的響應-恢復特性。
圖8.在1V、1kHz下測得濕度傳感器（納米纖維SPEEK/PVB=1:3）從11％RH至97％RH的可重復性。
圖9.濕度傳感器的長期穩定性：（a）SPEEK納米纖維，（b）SPEEK/PVB=1:3納米纖維暴露在11％RH和98％RH下。
圖10.濕度傳感器（SPEEK/PVB=1:3）在不同濕度下的復數阻抗：（a）11％RH，（b）33％，53％，65％，75％和98％RH。在（c）11％RH，（d）33％，53％，65％，75％和98％RH下復數阻抗的等效電路。
圖11.SPEEK/PVB復合納米纖維膜的傳導機制。
圖12.SPEEK/PVB=1:3復合納米纖維傳感器的超快速響應：（a）不同的呼吸速度；（b）呼氣和呼氣暫停；（c）手指與電極之間的距離；（d）涂護手霜前后；（e）手指遠離傳感器；（f）手指靠近傳感器。
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