聚乙烯氧化物修饰钛酸钠微米分级球体制备宽检测范围低滞回湿度传感器

（编辑推荐）本研究通过聚乙烯氧化物(PEO)修饰钛酸钠(NTO)微米分级球体(MHSs)，开发出具有宽检测范围(3%-98% RH)和超低滞回(2.1% RH)的阻抗型湿度传感器。该传感器利用NTO的3D分级结构提供丰富吸附位点，PEO修饰优化水分子可逆吸附，在呼吸监测(鼻/口呼吸区分)及水源定位等生物医学领域展现应用潜力。

　　

Highlight

本研究亮点在于通过聚乙烯氧化物(PEO)修饰钛酸钠(NTO)微米分级球体(MHSs)，实现了湿度传感器的双重突破：检测范围跨越3%-98% RH的超宽区间，滞回效应低至2.1% RH（仅为原始NTO的1/8）。这种"宽域低滞"特性使其在呼吸模式鉴别等生命科学场景中展现出独特优势。

Preparation of PEO-NTO MHSs

PEO-NTO微米分级球体的制备

如图1A所示，首先通过碱化氧化MXene制备NTO微米分级球体，随后将不同质量(1-90 mg)的PEO溶于无水乙醇，与10 mg NTO粉末在60°C下搅拌1小时。离心洗涤后获得PEO包裹的NTO纳米带(NRs)，其花瓣状结构中心宽约50 nm，边缘逐渐收窄。

Characterization

材料表征

SEM/TEM显示PEO-NTO完美保留了NTO的3D分级结构（直径~2 μm），PEO像"分子胶水"般包裹纳米带，并在球体间隙形成薄膜。XPS证实PEO通过氢键与NTO结合，C-O-C特征峰在286.1 eV处显著增强。

Conclusion

结论

当PEO:NTO比例为3:1时，传感器性能最优：不仅能精确定位水源位置，还可实时区分鼻腔(~88% RH)和口腔(~95% RH)呼吸的湿度差异。这项工作为开发新一代医用级湿度传感器提供了"结构设计-表面修饰"协同优化的范例。