DOI: 10.3390/ma14041037

聚合物复合材料因其成本低、制备简单而成为传感领域最受欢迎的材料。在当前研究中，采用静电纺丝技术成功开发了由聚环氧乙烯（PEO）、氧化多壁碳纳米管（MWCNT）和氧化铜（CuO）纳米颗粒组成的复合纳米纤维，其填充物含量分别为1％和3％（即PEO-CuO-MWCNT：1％和PEO-CuO-MWCNT：3％），以应用于湿度传感器。通过FTIR、XRD、SEM和EDX分析对复合纳米纤维进行了表征。首先，将其加载到叉指电极（IDE）上，然后通过数字LCR测试仪（E4980）在不同频率（100Hz-1MHz）下研究其湿度传感效率，以及相对湿度（RH）百分比。结果表明，含1％和3％MWCNT的复合纳米纤维与PEO聚合物基质中的CuO结合，在相对湿度为30～90％的室温下表现出很强的阻容响应和对湿度的高灵敏度。具体而言，PEO-CuO-MWCNT：1％纳米复合材料具有3s的快速响应时间和22s的较长恢复时间，而PEO-CuO-MWCNT：3％纳米复合材料在相同RH范围内的对应值分别为20s和11s。

图1.（a）纯PEO，（b）CuO纳米颗粒，（c）多壁碳纳米管（MWCNT），（d）PEO-CuO-MWCNT：1％纳米纤维，（e）PEO-CuO-MWCNT：3％纳米纤维的SEM显微照片。

图2.纯PEO（紫色），CuO纳米颗粒（红色），MWCNTs（蓝色），PEO-CuO-MWCNT：1％（黑色）和PEO-CuO-MWCNT：3％（橙色）复合纳米纤维的FTIR光谱。

图3.PEO-CuO-MWCNT：1％纳米复合材料在不同％RH下的电阻率响应。

图4.PEO-CuO-MWCNT：1％纳米复合材料在不同％RH下的电阻率灵敏度。

图5.PEO-CuO-MWCNT：1％纳米复合材料的电阻线性。

图6.PEO-CuO-MWCNT：3％纳米复合材料在不同％RH下的电容响应。

图7.PEO-CuO-MWCNT：3％纳米复合材料在不同％RH下的电容灵敏度。

图8.PEO-MWCNT-CuO：3％纳米复合材料的电容线性。

图9.PEO-CuO-MWCNT：1％纳米复合材料的电阻率响应/恢复时间。

图10.PEO-MWCNT-CuO：3％纳米复合材料的电容响应/恢复时间。

图11.PEO-MWCNT-CuO纳米复合材料表面吸附H2O分子的示意图。