DOI:10.1016/j.snb.2020.128340

 这项研究介绍了一种独特的方法来生产高灵敏度的网球拍状光纤湿度传感器，该传感器由U型探头和电纺功能纳米纤维组成。球拍的功能性纳米纤维由两种聚合物分子混合物在约1.7 kv/cm的电场中电纺而成的共轭聚合物组成。通过静电纺丝技术制备了互穿聚合物网络，为此，使用了掺杂聚（3,4-乙烯二氧噻吩）聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT:PSS）的聚乙烯醇（PVA）聚合物溶液。互穿聚合物网络/H2O的氢键相互作用在增加湿度传感器的灵敏度方面起着重要作用。研究发现传感器的灵敏度为-0.990nm/％RH，比未掺杂的PEDOT:PSS PVA纳米纤维的灵敏度高16.02％。

图1.弯曲直径为1.01 mm的小型U型弯曲传感器的（a）制备和（b）化学蚀刻过程示意图。将纤维的两端插入石英管中，通过微型平台的旋转使纤维在管内收缩并确定弯曲直径。

图2.在U型光纤传感器上涂覆导电仿生肌肉聚合物纳米纤维的静电纺丝工艺示意图。将该聚合物溶液从注射器中挤出到针上以形成液滴，并通过高压将其施加到聚合物溶液的液滴上以使液滴进入带电状态。

图3.弯曲直径为1.01 mm，直径为（a）125μm、（b）105μm、（c）85μm、（d）65μm，（e）45μm和（f）25μm的U型光纤的照片。蚀刻光纤可有效控制光纤包层的直径，从而增加从纤芯泄漏到包层的光强度。

图4.（a）根据时间和直径的平均光纤蚀刻速率，（b）由弯曲直径为2.53、1.57和0.54 mm的U型纤维提供的葡萄糖测定的波长敏感性。

图5.当湿度从20％RH增加到80％RH时，涂有电纺PVA纳米纤维的网球拍状纤维引起的传输损耗和共振波长变化。

图6.（a）在230倍的放大倍数下，静电纺丝制备的包覆有聚合物纳米纤维的网球拍状纤维的扫描电子显微镜图像，以及（b）在2750倍的放大倍数下，采用静电纺丝技术制备的由PEDOT:PSS掺杂的PVA组成的聚合物仿生肌肉纳米纤维。

图7.当湿度从20％RH增加到80％RH时，涂有掺杂PEDOT:PSS的电纺PVA纳米纤维的网球拍状纤维引起的传输损耗和共振波长变化。

图8.静电纺丝制备的涂覆PVA:PEDOT:PSS纳米纤维的网球拍状纤维，网球拍状纤维弯曲后上、中、下段两端的距离（a）潮湿后和（b）潮湿前。

图9.（a）掺杂PEDOT:PSS的PVA纳米纤维和（b）PVA纳米纤维的FTIR光谱。

图10.用聚合物溶液制成的网球拍状纤维中氢键相互作用的图解，该聚合物溶液由掺杂PEDOT:PSS的PVA组成。当H2O分子与仿生肌肉纳米纤维网络接触时，机械收缩特性会影响网球拍状纤维的弯曲半径。