目前,环境保护、食品安全、石油化工、医疗及生物技术等领域对湿度传感器存在着广泛和迫切的需求。湿度传感器的核心因素之一是对水分子具有敏感作用的湿敏膜。我们的研究表明,设计并制备折射率型多孔湿敏膜,对于研制灵敏度高、检测范围宽、响应速度快、长期稳定性好的光类湿度传感器具有重要意义。在光类湿度传感器中,湿敏膜的物理化学性质直接影响光类湿度传感器的性能。传感器的输出量通过湿敏膜的折射率与环境中待测物质的浓度建立起定量关系。为了使湿敏材料有一个合适的折射率及其变化率,对湿敏膜的材料有一个基本要求:水分子容易进出湿敏膜内,并与湿敏物质发生相互作用。为此,一个有效的方法是将湿敏膜设计并制备成介孔膜,并在湿敏膜内形成合适的介孔孔道,以降低水分子在多孔膜孔道中的扩散阻力。本论文主要包含以下四方面的内容:(1)在光类湿度传感器中,湿敏膜的折射率及其随环境湿度的变化极为关键。为此,首先要从理论上了解探讨湿敏膜的光学性质,特别是湿敏膜在吸附水分子前后折射率改变的情况。此外,在某些光类湿度传感器中,湿敏膜的厚度随环境湿度的变化也极为重要,所以本文也讨论了湿敏膜吸附水分子后的体积变化情况。(2)采用模板法合成无机介孔材料(SiO2、Al2O3薄膜),采用聚合物材料直接合成三种有机多孔薄膜,如SAN薄膜、PVA薄膜和Nafion薄膜,对这些膜进行相应的表征,探讨它们的孔径分布情况、影响孔径大小的因素以及控制孔径大小和分布的方法。(3)为理解水分子进出湿敏膜的过程、水分子与湿敏膜的相互作用、以及湿敏膜的吸附量,我们引入吸附动力学模型和吸附等温线模型,并用重量法蒸汽吸附仪,通过微量天平实验测量和分析几种材料对水分子的吸附动力学曲线和吸附等温线。(4)探究湿敏膜在镀金玻璃片和SPR镀金光纤探头上的固定化技术,在数值模拟的基础上,利用棱镜型SPR检测仪以及锥形SPR传感系统,检测SiO2膜、PVA膜和Nafion膜在不同湿度环境下的SPR光谱图,讨论共振角及它们的折射率随环境相对湿度的变化规律。