DOI: 10.1016/j.talanta.2021.122636

本文报道了柔性聚苯乙烯/聚吡咯（PS/PPy）垫的制备及其作为电阻式湿度传感器的成功应用。首先，通过静电纺丝技术制备出PS薄膜，然后通过吡咯单体的原位化学聚合引入PPy链，从而制备出这些复合膜。PS纤维分布均匀，直径呈正态分布，平均值为（1.04±0.12）μm。通过傅里叶变换红外（FTIR）光谱、扫描电子显微镜（SEM）、接触角测量和电化学阻抗光谱（EIS）对PS/PPy垫进行表征，证实了导电PPy链在PS纤维表面的沉积。当用作湿度传感器时，PS/PPy垫具有128.6％的传感器响应，具体表现为较快的响应速度（54.9±3.5s）和较短的恢复时间（76.8±11.1s），并且在不同湿度条件下数天的响应稳定。与文献中讨论的电阻式湿度传感器相比，这些性能特征更具优势。

图1.等离子体处理之前（a）和之后（b）的电纺PS垫以及PS/PPY薄膜在不同放大倍数下（c）和（d）的SEM图像。

图2.等离子体处理之前（a）和之后（b）的PS纤维以及PS/PPy（c）的直径分布。正态曲线表示为（a）和（b）。

图3.等离子体处理前后PS（a和b）和PS/PPy（c和d）垫的接触角。

图4.等离子体处理之前（a）和之后（b）的PS垫以及等离子体处理之前（c）和之后（d）的PS/PPy薄膜的FTIR光谱。

图5.聚合物膜的电响应：PS垫的Bode图（a），PS/PPy薄膜的奈奎斯特图（b）。

图6.PS/PPy垫的电响应：不同相对湿度条件下的I-V曲线（a）和电阻变化（b）。

图7.PS/PPy垫在不同相对湿度条件下的传感器响应。

图8.PS/PPy垫在不同相对湿度条件下进行重复循环的电响应可再利用性。

图9.不同RH下PS/PPy垫电阻的稳定性。