Película compuesta a base de quitosano resistente a la hinchazón para lograr un sensor de humedad de alta sensibilidad y respuesta rápida

WANG Yuyang ,  

DU Xianruo ,  

YE Zhijun ,  

ZHENG Gaofeng ,  

CUI Jingqin ,  

YAN Huangping ,  

摘要

La quitosana, como material biosustentable, combina amigabilidad ambiental y una excelente capacidad de absorción de humedad; sin embargo, debido a su inherente alta hinchazón por humedad, los sensores presentan una respuesta lenta y baja confiabilidad a largo plazo. Para abordar estos problemas, este estudio propone un sensor de humedad basado en un material compuesto de quitosano-disulfuro de molibdeno, con el objetivo de lograr alta sensibilidad y respuesta rápida. Mediante la incorporación de nanohojas bidimensionales de disulfuro de molibdeno en la matriz de quitosano, se construyó una película compuesta sensible a la humedad con una red entrecruzada. Los resultados de caracterización y pruebas de rendimiento indican que las nanohojas de disulfuro de molibdeno no solo forman una red entrecruzada con el quitosano mediante enlaces de hidrógeno, sino que también construyen una capa de barrera física que suprime eficazmente la hinchazón del material bajo condiciones de alta humedad, mientras refuerzan la capacidad de adsorción de moléculas de agua y el efecto de polarización en la interfaz. El sensor de quitosano-disulfuro de molibdeno preparado posee un amplio rango de trabajo de humedad (7%RH~95%RH), alta sensibilidad (14 200 pF/%RH), tiempos de respuesta/recuperación cortos (15/25 s), así como buena repetibilidad (5 ciclos con desviación estándar relativa del 2,08%) y estabilidad a largo plazo (120 h sin atenuación). Además, el sensor demuestra un valor potencial en el reconocimiento de patrones respiratorios y en la interacción hombre-máquina sin contacto. Este estudio proporciona una estrategia eficaz para el diseño y la fabricación de sensores de humedad de alto rendimiento y estables.

关键词

sensor de humedad;quitosano-disulfuro de molibdeno;resistencia a la hinchazón;alta sensibilidad;respuesta rápida

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