压阻传感器是将压力信号转变为电阻信号的传感器,其在信息、电子、机械等领域均有广泛应用。传统的压阻传感器的制备过程通常较为复杂,并且伴随着大量污染物的产生,并且所使用的材料为金属片、硅片等难以自然分解的材料。在电子器件大规模应用的背景下,电子器件不可降解及重金属污染等问题会给环境带来巨大压力,并引发水体、土地污染等一系列问题。因此,绿色环保传感器的开发逐渐成为了人们关注的焦点本文通过利用绿色环保的可再生资源-木质素为基底,结合无三废排放的一步法激光碳化直写技术制备了压阻碳阵列,在此基础上制备得到了激光直写生物质的碳阵列力敏传感器材料。在此基础上,利用激光直写的木质素压阻碳阵列的吸湿性,将湿气信号转变为力信号,成功的将其应用于湿度检测。详细如下:(1)利用木质素磺酸钠良好的水溶性,选用木质素磺酸钠作为激光碳化前驱体,通过溶液浇筑的方法,在聚对苯二甲酸二乙酯(PET)塑料基底上制备了厚度可控的、无裂痕的木质素磺酸钠膜。通过使用激光直写碳化技术对木质素磺酸钠膜进行激光书写获得的导电碳阵列,研究激光不同功率的影响,使用拉曼光谱、X射线光电子能谱、红外光谱、扫描电镜等表征方式对激光直写碳线进行了结构、形貌的表征。建立了木质素磺酸钠压阻碳材料的加工-结构-性质的相关性。(2)利用激光直写木质素磺酸钠膜制备了压阻碳阵列。使用力-电耦合测试对碳阵列压阻特性进行表征。通过改变激光功率调节了碳线的多尺度结构,进一步进行激光直写面图案。通过调节激光直写碳线之间的接触结构,以提高木质素激光直写传感器的压阻敏感系数。对激光直写碳线样品和碳面样品进行循环测试,结果显示,相比线传感器,线线重叠面传感器提高了碳线与PET基底的接合,提高了激光直写木质素碳阵列的力传递效率,由此提高了压阻碳阵列循环测试的稳定性。(3)利用激光直写木质素磺酸钠膜碳线的吸湿性,利用碳阵列的吸湿引起的形变,将湿度信号转变成力的信号,由此通过激光直写木质素磺酸钠膜制备碳材料湿度传感器。通过湿度-电耦合测试,对激光直写碳阵列对湿度的响应进行了连续循环测试和台阶测试。结合木质素激光直写碳的红外光谱、X射线光电子能谱表征,系统的研究了激光功率对其湿度响应特性的影响,明晰木质素激光直写碳线的湿度传感机理。