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当今世界，人们对柔性及可穿戴电子设备的需求不断增加，智能纺织品已经成为开发潜力巨大新兴市场，纺织品结合人体生理信号检测、能量储存和气体传感器以及生物传感器等功能，也有广泛的应用需求。金属有机骨架（MOF）材料兼具无机材料高度规整的形貌及有机材料的多化学功能性优点，使其成为构筑智能织物的理想材料之一。近日，沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学Khaled Nabil Salama教授研究团队以MOF为活性功能层对织物进行修饰改性，简便构筑了高性能柔性湿度传感器（TEX）。他们采用Langmuir-Blodgett (LB) 技术将MIL-96(Al) MOF薄膜分别直接沉积在亚麻和棉质织物表面，研究表明亚麻织物表面MOF覆盖率更高、湿度传感性能更为优异。所制备湿度传感器具有优异的循环性能稳定性，存放3周后传感性能基本稳定；同时，对混合蒸汽中的水蒸汽检测展现出高度选择性。不同基底MOF湿度传感器性能对比。图片来源：ACS Appl. Mater. Interfaces在集成有导电电极的（棉布、亚麻）织物表面沉积MIL-96(Al) 纳米颗粒（∼200 nm），之后将织物固定在PMMA圆形框架上基于LB技术沉积MOF纳米颗粒；所得MOF涂层的传感器件（TEX传感器）基线电容∼1.97 pF，高介电性MIL-96(Al) MOF颗粒与水展现出较好的亲和性，在3.7∼90%的宽湿度范围结呈现良好的电容变化响应性。织物表面MOF沉积覆盖情况测试。图片来源：ACS Appl. Mater. Interfaces亚麻织物纤维比棉布纤维直径更小、排列更整齐便于LB功能膜在表面的沉积；采用SEM对织物表面形貌进行测试，亚麻织物表面MOF涂层分布更为均匀致密，从而赋予器件更为优异的传感性能。同时，系统测试表明TEX湿度传感器件在不同温度条件下以及长期储存后仍具有灵敏、稳定的湿度（5000 ppm）响应性。湿度传感器循环性能测试。图片来源：ACS Appl. Mater. Interfaces此外，研究团队对混合气体氛围条件下器件对湿气的选择性进行测试。在水、甲醇、乙醇、丙酮、苯、甲苯及氯仿的混合氛围下（VOCs 5000 ppm），TEX传感器对水蒸气呈现明显的高选择性。湿度传感器对水蒸气的高选择性。图片来源：ACS Appl. Mater. Interfaces
该论文通过将功能性MOF沉积到商业化亚麻和棉布纤维表面，简便构筑了具有湿度响应性的智能织物（传感器）。该TEX织物传感展现出0.6 fF / % RH的灵敏度、最低湿度检测极限达0.71% RH；同时在复杂气体氛围下具有对湿气的高选择灵敏特性。该研究成果为MOF材料以及其他纳米功能材料在柔性、智能织物构筑方面具有一定的指导意义。Highly Selective Metal-Organic Framework Textile Humidity SensorSakandar Rauf, Mani Teja Vijjapu, Miguel A. Andrés, Ignacio Gascón, Olivier Roubeau, Mohamed Eddaoudi, Khaled Nabil Salama*ACS Appl. Mater. Interfaces, 2020, 12, 29999–30006, DOI: 10.1021/acsami.0c07532
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