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在工业物联网、精密仪器运维、食品仓储物流等领域，湿度的精准监测是保障生产、存储安全的关键，这种监测在很大程度上依赖于智能传感器的支持。然而，传统柔性湿度传感器面临稳定性不足、灵敏度与环境适应性难以兼顾的挑战，常见的湿敏材料易受环境参数变化的影响，从而限制了它们的实际适用性。因此，鉴于现实工业物联网场景的复杂性和多样需求，开发具有高适应性和高灵敏度的柔性湿度传感器至关重要。
近期，厦门大学郑高峰教授团队在Chemical Engineering Journal上发表了题为Electrohydrodynamic direct-writing metal-ammonia complexed porous polymer fiber for highly sensitive and stable humidity sensor的研究成果。该工作基于金属 - 氨络合原理的油墨设计策略，通过电纺直写技术，成功实现了多孔聚合物纳米纤维的制备与精准图案化，设计出了一款平衡高灵敏度与环境适应性的柔性应湿度传感器。此项工作为柔性湿度传感器的设计提供了更多选择，展示了新一代智能传感器在食品安全监测、智能仓储和物流等领域具有广泛的适应潜力。
图1 基于Zn/Ag/PEO导电纤维制备的柔性湿度传感器结构、原理与应用
墨水的设计与络合机制是传感器性能的基础，通过微观机制与多项表征测试，揭示了络合墨水的核心优势（图2）。金属 - 氨络合墨水不仅解决了传统金属纳米颗粒墨水的团聚、通用性差问题，还赋予材料低温度依赖性，为制备高稳定性导电纤维奠定了理论与实验基础。
基于此设计的柔性湿度传感器实现了11.30%~81.70%RH的宽范围线性湿度响应，湿度响应率高达99.89%（ΔΖ/Ζ），最大滞后率仅1.31%RH，其中11.30%RH到85.11%RH的响应和恢复时间分别为1.2秒和2.5秒，显示传感器具有优异的响应速度（图3）。
图3 柔性湿度传感器（ZAHS）的湿度响应特性
通过弯折、宽温阻抗测试，证实传感器兼具优异的机械韧性与低温度依赖性，极端温湿度下仍保持稳定；同时解析纤维的低温烧结原理，结合 SEM 形貌对比，揭示锌的引入通过提升 PEO 热稳定性、抑制纳米颗粒团聚，让纤维在高温下仍能保持多孔结构，从结构层面解释了传感器高稳定性的成因（图4）。
图4 柔性湿度传感器（ZAHS）稳定性及纤维烧结特性：
开展 ZAHS 的实际应用适配性验证，结合食品仓储物流的湿度监测需求，通过干湿环境循环、30 天长期监测、果蔬曲面贴合检测及模拟仓储湿度预警等实验（图5），证实传感器具备良好的循环稳定性、长期可靠性与场景适配性，验证了传感器具有的实际应用潜力。
本研究设计基于金属 - 氨络合墨水，经电流体动力直写与低温烧结技术制得多孔导电纤维，得到兼具优异的湿敏特性和环境适用性的柔性湿度传感器（ZAHS）。该传感器兼具宽线性响应、高灵敏度和低迟滞性，在0-100℃温度变化中展现良好的稳定性。通过模拟多工业场景的湿度监测，验证了传感器的循环稳定性与多场景适配性，为柔性智能传感技术的发展提供了新的材料与工艺思路，可拓展至精密仪器、工业物联网等多领域应用。
该项研究工作得到了中国国家重点研发计划（2023YFB3210200）、厦门自然科学基金会（3502Z202373025）、中国国家自然科学基金（52405424）、福建省自然科学基金（2024J011214）的支持， 厦门理工大学高水平人才项目基金（YKJ24015R），2024年厦门市未来产业重点科技规划项目（3502Z20254001）的资助。
厦门理工学院陈华坛助理教授和中国海洋大学崔鹏飞副教授为共同通讯作者，厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院刘益芳副教授、厦门大学航空航天学院何沁彤和厦门大学物理科学与技术学院杜贤若为论文第一作者。郑高峰教授为项目提供了充分的指导与支持。
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纳米纤维及其应用
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