DOI:10.1016/j.microc.2020.104974

在本工作中，通过将TiC 纳米粒子添加到聚乙烯醇基体中，随后采用最具成本效益的静电纺丝技术，制备了基于聚合物PVA/TiC纳米纤维的高性能电容式湿度传感器。然后，通过SEM、XRD和FTIR对所制备的纳米纤维进行表征，从而揭示了两种前驱体之间的牢固键合作用。测定了PVA/TiC纳米纤维垫在100 Hz-100 kHz频率范围内的室温湿敏性能。制备的湿度传感器在线性电容特性方面显示出良好的电容湿度响应，在100 Hz的频率下，具有2.8/1.7 s的响应/恢复时间、1277355.0％的灵敏度、良好的重复性和出色的稳定性。此外，在加湿和除湿循环中，传感器在100 Hz下表现出2.8％的小滞后。所制备的纳米纤维基传感器还显示出对1％至90％相对湿度变化的高灵敏度。PVA/TiC纳米纤维的这些优良特性使所制备的湿度传感器能够测定人体呼吸，并且可区分由鼻和口或运动前后产生的慢呼吸和快呼吸。

图1.示意图显示了用于制备PVA/TiC纳米纤维的静电纺丝组件。

图2.用于湿度感测的设置示意图。

图3.（a）微米级碳化钛（b）碳化钛纳米颗粒的FTIR光谱。

图4.（a）纯PVA（b）PVA/2wt％TiC纳米纤维的FTIR光谱。

图5.（a）微米级TiC和（b）TiC纳米颗粒的XRD衍射图。

图6.（a，b）纯PVA和PVA/2wt％TiC纳米纤维的XRD衍射图。

图7.（a）微米级碳化钛、（b）TiC纳米颗粒和（c）PVA/TiC纳米纤维的SEM显微照片。

图8.（a，b）在不同的频率下，PVA/TiC纳米纤维的电容响应和∆C/∆Co％相对于不同相对湿度的关系。

图9.（a）PVA/TiC纳米纤维在100 Hz下的电容响应/恢复。（b）在100 Hz下，PVA/TiC纳米纤维在1％RH和10％/60％/90％之间变化的电容响应/恢复循环。

图10.PVA/TiC纳米纤维的电容式吸附或解吸滞后曲线。

图11.在100 Hz和不同的相对湿度水平下，PVA/TiC纳米纤维的30天电容稳定性。

图12.在相同的实验过程中，在不同的相对湿度和100 Hz下制备的五个PVA/TiC纳米纤维传感器的实验重复性。

图13.（a）在静止和运动10分钟后针对人的呼吸以100 Hz进行的电容响应/恢复。（b）相对于100 Hz频率下的电容响应/恢复变化，通过制备的PVA/TiC纳米纤维监测人的口鼻呼吸。