摘要
湿度作为一个重要的环境参数，在农业仓储、环境监测、工业制造等多个领
域需要被严格监测，人们对湿度传感器的灵敏度、滞后性、响应时间、长期稳定
性、湿度量程等性能指标提出了更高的要求。在各类湿度传感材料中，二维过渡
金属碳化物/氮化物（MXene）由于其独特的物理和化学性质得到许多学者的关注
研究，但MXene在潮湿的空气或水中表现出的低稳定性及不够迅速的响应恢复时
间，仍然限制了其在湿度传感器中的广泛应用。本课题通过不同的掺杂改性方法
对MXene材料进行掺杂或表面修饰，以提高其湿度传感性能，主要内容如下：
（1）通过不同制备方法调控TiCTMXene的形貌与结构，经对比实验后选
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择采用最小强度分层法制备MXene材料，使用扫描电子显微镜和透射电子显微镜
观察到MXene典型层状结构的形成与更少缺陷的表面形貌，红外吸收光谱结果证
实表面有大量亲水性功能基团，适合作为敏感材料用于湿度传感器。进一步用印
制加成的方法制备了高质量柔性叉指电极，将制备的TiCTMXene作为敏感材
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料滴涂在叉指电极上组装为湿度传感器，响应/恢复时间分别为11.53s和12.36s，
并结合电化学阻抗谱解释了TiCTMXene传感器的响应机制。
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（2）合成一种具有增强抗氧化性和湿度传感特性的抗坏血酸钠复合MXene
（SodiumAscorbate-decoratedMXene，SA-MXene）材料并配置成适合丝网印刷的
功能油墨，该抗氧化油墨能在30天的储存中保持高稳定性。结合丝网印刷方法制
备了长期稳定性良好（12天）的柔性湿度传感器并对SA-MXene传感器进行性
能测试，结果表明SA-MXene传感器显示了超高的响应（131.4%/97%RH）、比较
快速的响应/恢复时间（9.38s/12.94s）和出色的抗弯曲性（0°-180°）。此外，该传
感器在基于湿度变化的实时检测系统中也表现出应用潜力。
（3）引入受贻贝启发的多巴胺用于TiCTMXene表面改性，合成一种聚多
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巴胺包覆MXene的复合材料（Polydopamine-MXene，PDMX）。通过将复合材料
滴涂在纸基电极上组装制得柔性传感器，探究了该湿度传感器的最佳工作频率为
200Hz，结果表明该湿度传感器表现出较小的滞后性（3%RH）和快速的恢复时
间（2s），PDMX2传感器也展现出了可多次弯折的灵活性（~100次）和长期稳
定性（30天），得益于以上特性，该器件可以对生理信号进行实时记录和监测，
且进一步实现了在呼吸检测方向的应用。
关键词：TiCTMXene，最小强度分层法，湿度传感，功能油墨
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ABSTRACT
Asanessentialenvironmentalparameter,humidityisrequiredtobestrictly
monitoredinmanyfieldssuchasagriculturalstorage,environmentalmonitoring,and
industrialmanufacturing.Peoplehaveputforwardhigherrequirementsonthe
performanceindexesofhumiditysensorssuchassensitivity,hysteresis,responsetime,
long-termstability,andhumidityrange.Amongallkindsofhumiditysensingmaterials,
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