- 激光直接寫入Ga2O3/液態金屬柔性濕度傳感器
- 來源：互聯網 發表于 2023/5/26
柔性電容式濕度傳感器的設計和制造。（a） 柔性GA的制造工藝2O3/LM濕度傳感器，包括超聲波，噴涂涂層和激光燒結。（b） 激光燒結形成GWLM薄膜的機理示意圖和Ga的傳感機理示意圖2O3/基于 LM 的濕度傳感器。學分：光電進展（2023 年）。DOI：10.29026/oea.2023.220172
最近對新興柔性濕度傳感器的研究在先進制造方法以及包括人類保健檢測、工廠健康管理和非接觸式人機界面在內的創新應用方面取得了長足的發展。電容式濕度傳感器因其可靠的濕度傳感性能、低功耗和簡便的結構設計而受到廣泛關注。通常，電容式濕度傳感器的性能與傳感電極之間功能材料的介電常數密切相關。
到目前為止，已經研究了各種活性材料作為柔性電容式濕度傳感器，例如碳材料，金屬氧化物，金屬硫化物和聚合物。同樣，它們通常具有大的暴露表面積和豐富的活性位點，與水分子相互作用。加語2O3作為一種具有高暴露親水基團的潛在金屬氧化物，已被用作電容式濕度傳感器的活性材料。
獲得Ga的傳統制造技術2O3基于濕度傳感器主要涉及化學氣相沉積、熱處理和水熱方法。然而，這些方法通常需要高退火溫度，復雜的制造程序以及各種材料系統，阻礙了其實際應用。
柔性濕度傳感器的表征。具有激光燒結和（a，e）的GWLM（a-d）的SEM圖像。（f） Ga、In和O分布的EDX圖像。（g） PI薄膜上未燒結的GWLM顆粒的直徑尺寸分布直方圖。（h） 不同激光通量下激光感應導電GWLM路徑的電阻率。（i） 激光通量為9.4 J/cm2時燒結LM路徑的最小分辨率。（j）-（l） GA原理圖2O3基于/LM的濕度傳感器，具有各種制造參數（即電極的寬度和長度，紫外激光通量）（頂部）。Ga的循環測量2O3基于 /LM 的濕度傳感器，通過周期性地將濕度從 30% RH 更改為 95% RH（底部）。學分：光電進展（2023 年）。DOI： 10.29026/oea.2023.220172
數字激光直接書寫是一種快速且環保的制造方法，用于生成功能性微/納米結構或直接創建高精度的敏感納米材料。基于激光-物質相互作用，通過明智地選擇合適的激光加工參數，已經展示了各種創新的柔性傳感器，例如物理、化學和生理傳感器。
典型的策略通常依賴于電極的激光直接寫入，然后在電極頂部沉積濕敏納米材料，例如碳或金屬硫化物基材料。但是，這會導致多個復雜的過程。因此，仍然需要一種簡單明了的方法來開發基于薄膜的濕度傳感器。
（a） 佩戴在對象臉上的商用口罩上的濕度傳感器的照片。（b） 在休息狀態下通過口腔對受試者進行人體呼吸測試。（c） 傳感器的響應和恢復時間。（d）-（f） 實時監測處于靜止狀態的受試者的鼻子呼吸頻率。實時監測棕櫚水分，同時（g）飲用熱水和（h）運動。學分：光電進展（2023 年）。DOI： 10.29026/oea.2023.220172
在這項發表在《光電進展》上的新作品中，一種可穿戴電容式Ga。2O3/基于液態金屬的濕度傳感器通過一步激光直接寫入技術進行演示。由于激光的光熱效應，Gaa2O3-包裹的液態金屬納米顆粒可以選擇性燒結并從絕緣跡線轉換為導電跡線，電阻率為0.19 Ω cm，而未處理的區域則作為響應水分變化的主動傳感層。
在95%的相對濕度下，濕度傳感器顯示出高度穩定的性能以及快速的響應和恢復時間。利用這些優越的性能，Gaa2O3/液態金屬濕度傳感器能夠監測人體呼吸頻率，以及不同生理狀態下手掌皮膚水分，用于保健監測。
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