成果简介
本文，大连交通大学Baojun Chen等研究人员在《Sens. Actuator A Phys》期刊发表名为“A highly sensitive paper-based chipless RFID humidity sensor based on graphene oxide”的论文，研究设计并制造了一种高灵敏度的纸基湿度传感器，以克服纸基无芯片射频识别（RFID）湿度传感器通常灵敏度低、质量因数小的问题。采用环形电感-指叉电极（IDE）电容器作为新型传感器的谐振器结构，利用高频结构模拟器（HFSS）软件对传感器结构参数进行优化，提高品质因数。使用普通印刷纸、柯达相纸和双面铜涂层纸作为基材，通过丝网印刷制造了三个纸基传感器样品。
此外，还测试了传感器的共振特性、灵敏度、恢复特性、稳定性等性能。结果表明，铜涂层纸基传感器的灵敏度明显优于其他两种纸基传感器。采用喷雾法在质量浓度为1 mg/mL、2 mg/mL和5 mg/mL的铜包纸基传感器表面制备的氧化石墨烯（GO）薄膜的湿敏特性仿真结果一致。这表明GO薄膜与纸质湿度传感结合使用时可以显著提高传感器灵敏度。此外，灵敏度随着GO浓度的增加而增加，5 mg/mL GO传感器的灵敏度为6.25 MHz/%RH和60 %RH 90 %RH的范围。1 mg/mL GO湿度传感器具有良好的回收特性（回收率为92.4%）。基于GO材料中亲水官能团的存在，分析了GO可以提高传感器灵敏度的水分传感机理。
图文导读
图1.不同的LC谐振器结构
图2.（a） 表面电流分布。（b） 等效电路。
图3.（a） 制造流程。（b） 湿度敏感性测试系统。
图4.GO纸基传感器的湿度灵敏度测试结果
图5.扫描电镜表征结果。
图6.不同浓度的GO薄膜的拉曼光谱
小结
设计并制造了一种基于纸基板的无芯片RFID湿度传感器。通过三种方法显著提高了传感器的灵敏度：1）优化传感器的谐振器结构。2）适当选择具有特定微观形态的纸基材。3）装载GO湿敏膜。
与之前报道的传感器相比，新传感器在灵敏度方面具有优势。但是，恢复和稳定仍需改进。在今后的研究中，应采用化学方法对纸基板进行改性，制备复合GO疏水材料作为湿度敏感材料，以进一步提高传感器的性能。
文献：https://doi.org/10.1016/j.sna.2023.114457
本文来自材料分析与应用，本文观点不代表石墨烯网立场，转载请联系原作者。
