濕度作為表征大氣中水蒸氣含量的關鍵參數，在氣象學和環境科學等多個領域發揮著舉足輕重的作用。濕度傳感器作為濕度測量的重要工具，持續推動著健康監測、農業生產和環境質量控制等領域的發展。早期的剛性濕度傳感器主要采用聚合物或陶瓷作為濕敏材料，通過電阻或電容的變化來檢測濕度。盡管這些器件制造簡單，但存在體積龐大、靈敏度低、抗干擾能力差以及智能化不足等固有局限，阻礙了其小型化集成、精確環境傳感和智能人機交互（HMI），進而限制了其更廣泛的應用。隨著半導體技術和微電子學的快速發展，具有輕質、可彎曲和可拉伸特性的柔性濕度傳感器已成為研究熱點。這種新型傳感器克服了傳統剛性器件的結構限制，能夠與人體皮膚或不規則物體表面實現共形接觸。這些獨特優勢在醫療健康、智慧農業、智能家居以及人機交互等新興領域展現出變革性潛力。
據麥姆斯咨詢介紹，中國科學院微電子研究所毛海央研究團隊近期在Microsystems & Nanoengineering期刊上發表了一篇題為“Flexible humidity sensors for diverse applications”的綜述性文章。該研究成果系統性闡述了柔性濕度傳感器及其應用。首先，概述了柔性濕度傳感器研究的發展軌跡，重點介紹了材料科學和器件工程領域的關鍵里程碑；然后，探討了新興的濕敏材料對器件關鍵性能指標的變革性影響。文章系統分析了對柔性傳感器至關重要的制造技術，以闡明它們對器件性能的影響。通過跨學科的應用案例，該研究考察了柔性濕度傳感器在健康監測、智慧農業、智能家居以及人機交互應用領域的最新進展。
基于多種敏感材料和制造工藝的柔性濕度傳感器及其豐富應用
柔性濕度傳感器的工作機制
柔性濕度傳感器的核心工作機制在于敏感材料與水分子之間的特定相互作用，這種相互作用將環境濕度變化轉化為可量化的物理信號。目前，柔性濕度傳感器的主要類型包括電阻式、電容式和阻抗式。盡管它們有著相同的基本工作原理，但每種類型都具有獨特的特性。
除上述常見的傳感器類型外，該研究論文還介紹了其它在不同頻率范圍響應的濕度傳感器，例如石英晶體微天平（QCM）濕度傳感器、聲表面波（SAW）濕度傳感器。
以合成聚合物為濕敏材料的柔性濕度傳感器
濕敏材料
柔性濕度傳感器的性能創新與突破主要由濕敏材料的篩選和結構調控推動。這些材料通過對環境濕度變化的高靈敏感知和精確響應，能夠將濕度信號高效轉換為可量化的電信號（例如電阻、電容、阻抗），直接決定了傳感器在實際應用中的性能和價值。
近些年，為了提升關鍵性能指標（例如靈敏度、穩定性、響應/恢復時間），研究人員開發了一系列濕敏材料，主要包括聚合物、金屬氧化物、碳基材料和二維材料。每一類材料都利用其獨特的吸濕機制和優勢，適用于不同的檢測環境和應用需求。它們獨特的親水性、納米結構和表面化學性質共同推動了柔性濕度傳感技術的不斷進步。
以纖維素及其衍生物作為濕敏材料的柔性濕度傳感器
以金屬氧化物（MOx）為濕敏材料的柔性濕度傳感器
使用碳量子點作為濕敏材料的柔性濕度傳感器
柔性濕度傳感器的制造技術
制造工藝對柔性濕度傳感器的產業化至關重要。該綜述討論了三種主要制造技術及其優勢：（1）絲網印刷：成本低、兼容性高且具備大面積圖案化能力，適用于卷對卷連續生產，可突破規模化瓶頸；（2）噴涂技術：便于實現大面積、均勻的薄膜沉積，能提高敏感層內的吸附效率，可在曲面實現共形覆蓋，并支持生物相容性器件的制造；（3）沉積技術：能夠精確控制關鍵參數（溫度、壓力、前驅體濃度），從而有針對性地調節敏感材料的電子結構（如帶隙）、幾何形態（如孔隙率）以及界面特性（如表面能）。這種精確性為柔性濕度傳感器向更高穩定性和多功能集成方向發展奠定了基礎。
采用絲網印刷技術制造的柔性濕度傳感器
通過噴涂技術制造的柔性濕度傳感器
通過沉積技術制造的柔性濕度傳感器
柔性濕度傳感器的應用
作為一種能夠將環境或生物濕度變化精確轉換為可量化電信號的關鍵傳感元件，柔性濕度傳感器在醫療健康、精準農業、智能家居和人機交互領域的應用正日益廣泛。它們所具備的獨特屬性，例如輕便、可彎曲、可拉伸和可穿戴，是其得以廣泛應用的核心優勢。更高性能的敏感材料、可生物降解/自修復聚合物等材料科學以及微納制造技術的不斷突破，有望進一步提升其靈敏度、穩定性、響應速度和環境耐受性。這些進步將極大地加速柔性濕度傳感器向更智能、更互聯的未來過渡，最終在更廣泛的領域改善人類生活。
柔性濕度傳感器在醫療健康領域的應用
柔性濕度傳感器的技術發展正在迅速演進。其發展軌跡已從分立器件到集成柔性系統，從單參數監測到多模態智能分析，并始終與“更高精度、更高靈活性和更強智能”的需求相契合。展望未來，機器學習算法與柔性電子制造的深度融合具有巨大潛力。這種協同作用有望使柔性濕度傳感器突破物理形態和應用場景的傳統限制，成為構建“智能傳感”世界的核心傳感單元之一。這些進展將推動柔性濕度傳感器在醫療健康、精準農業、工業物聯網等領域的進一步創新應用。當然，要實現這一愿景，需要持續投入基礎研究，更重要的是，需要跨學科團隊的協同創新和不懈努力。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41378-025-01086-z
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《盛思銳溫濕度傳感器SHT45產品分析》
《可穿戴傳感器技術及市場-2025版》
《印刷和柔性傳感器技術及市場-2024版》
《環境氣體傳感器技術及市場-2023版》
