本网讯（材料科学与工程学部）近日，材料学部王思亮副教授团队在高效湿度传感领域取得新进展，设计了一种基于阳离子纳米限域策略的二维氢键有机框架（HOF）材料，实现了高效的湿度传感。相关研究成果以“Richly Ionized 2D HOF Membranes Enable Efficient Humidity Sensing”为题发表于材料领域高水平期刊《Advanced Functional Materials》（DOI: 10.1002/adfm.202424201）。安徽大学集成电路学院2022级硕士生徐灿为论文第一作者。安徽大学集成电路先进材料与技术产教研融合研究院王思亮副教授与集成电路学院温莉老师，成都大学雷丹丹研究员为论文共同通讯作者。安徽大学为论文第一通讯单位。
传统湿度传感器因材料活性位点有限及离子传输效率低等问题，难以满足高精度、快速响应的应用需求。针对这一挑战，王思亮副教授团队采用阳离子纳米限域策略，通过纳米级阳离子掺杂调控HOF层间间距，显著增加亲水位点并提升离子导电性。通过密度泛函理论（DFT）计算揭示了不同阳离子对水分子吸附能差异，并结合实验验证了Na+掺杂HOF-TTA膜在湿度响应中的最优性能。基于此策略，团队开发了由非对称MXene电极（Ti₃C₂Tₓ/HOF-TTA/Zn@Ti₃C₂Tₓ）组成的柔性自供电湿度传感器。实验表明，该传感器在12%-91%湿度范围内展现出超快响应/恢复时间（0.42/0.62秒）与超高开关比（3.5×10⁴）。
图1. HOF-TTA/NaCl自供电湿度传感器
图2. 湿度传感器用于人体呼吸速率监测
该工作不仅为高灵敏度、快速响应的非接触式湿度传感提供了解决方案，还可拓展至可穿戴设备、环境监测及医疗健康等领域。例如，可实时监测人体呼吸频率与皮肤表面湿度变化，为疾病预警与运动健康管理提供技术支持。