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环境湿度的检测与人类生活息息相关,湿度传感器作为测湿工具,在气象研究、工业、农林业、医疗健康等领域有着广泛应用。随着社会经济的飞速发展,人们也更加重视自身健康和生活舒适度,同时对湿度传感器的灵敏度和响应速度提出了更高的要求。目前,聚合物、金属氧化物和混合物湿度传感器应用较为广泛,但存在响应低、稳定性差、寿命短、互换性差、甚至污染环境等问题。聚离子液体由阴阳离子组成,兼具高分子和电解质的性质,是一种新型的湿敏材料。因此,本文以聚离子液体为湿敏材料,发展一种灵敏度高、快速响应、长期稳定、生物相容性好的湿度传感器。我们选择聚离子液体PIL-Br、PIL-BF4和PIL-TFSI作为湿敏材料,探究聚离子液体薄膜厚度和阴离子类型对其湿敏性能的影响。进一步地,分析研究聚离子液体的响应机理,发现用自由体积理论可以合理解释。基于此,我们设计聚离子液体薄膜结构得到综合性能最优的基于PIL-Br-10的湿度传感器,并将其应用在实际中。具体内容如下:首先,探究了聚离子液体薄膜厚度和阴离子类型对其湿敏性能的影响,分析得到响应机理。采用自由基均聚反应合成聚离子液体PIL-Br,再利用阴离子交换法合成PIL-BF4和PIL-TFSI,通过核磁共振波谱和红外吸收光谱等手段对其表征。控制聚离子液体的负载量,匀胶涂布机的转速和时间制得不同薄膜厚度的湿度传感器,并对其进行湿敏性能测试。比较三种聚离子液体湿度传感器的综合性能发现,PIL-Br的性能最优,其次是PIL-BF4,最后是PIL-TFSI。进一步地,发现用自由体积理论可以很好地解释聚离子液体湿度传感器的响应机理。经过综合性能比较,发现PIL-Br-10湿度传感器的性能最优且在实际应用方面更具优势,在11-98%RH范围内,它的灵敏度高达1190,湿滞为3.2%,响应/恢复(6s/10s),60天内保持优异的稳定性。其次,PIL-Br-10湿度传感器凭借高灵敏度和快速响应的性能,用于人体呼吸的实时监测。结果显示,传感器可以捕捉到人体呼吸气流中湿度的变化。此外,将PIL-Br-10湿敏元件结合直流测试系统实现便携化,用于检测人体皮肤湿度。实验结果显示,PIL-Br-10湿度传感器可以检测到人体皮肤不同部位的湿度变化,在2个月内传感器具有极好的稳定性。在未来,期待聚离子液体在医疗健康等领域有更好的应用前景。