本科生宫礼坤在Journal of Materials Chemistry A 发表高性能柔性可穿戴湿度传感器及其在人体生理检测中的应用的科研成果

【本站讯】近日，我校理学院理科实验班专业2017级本科生宫礼坤的科研成果《运动驱动交流发电机自供电氧化铈/石墨氮化碳纳米复合材料柔性可穿戴湿度传感器及其在人体生理检测中的应用》(Flexible wearable humidity sensor based on cerium oxide/graphitic carbon nitride nanocomposite self-powered by motion-driven alternator and its application for human physiological detection)在线发表在国际知名权威期刊Journal of Materials Chemistry A (SCI影响因子11.301)上。论文是宫礼坤和控制科学与工程学院控制科学与工程专业2019级研究生王兴伟共同第一作者，通讯作者是控制科学与工程学院张冬至教授，中国石油大学（华东）为第一署名单位。该研究得到国家自然科学基金、研究生创新工程基金项目资助。

高增敏的微纳湿敏传感器对于环境监测、智慧农业、医疗健康以及智能传感网领域具有重要的意义。但当前大多数湿敏传感器存在灵敏度差、测量范围窄、响应时间长等问题，传统的湿度检测方法由于技术限制已无法满足现代生产生活对湿度检测的高要求，发展适用于诸多领域的质优价廉的高增敏微纳传感器，一直是人们所追求的目标与面临的挑战。针对微纳湿敏传感器领域提出的高增敏、快速探测、低功耗、微型便携等关键问题，宫礼坤在张冬至教授指导下进行实验研究，提出了一种基于氧化铈/石墨碳氮化物（CeO₂/g-C₃N₄）纳米复合材料的柔性可穿戴湿度传感器。富含缺陷石墨相氮化碳多孔结构在保留原有特性的同时，增加了比表面积和新的活性边缘，具有半导体性能好、环境友好、廉价易得等优点，不仅可以增大水分子接触面积，而且为水分子吸附提供了更多的活性位点。与原始的g-C₃N₄或CeO₂材料相比，CeO₂/g-C₃N₄传感器具有更宽的监测范围以及更快和可逆的室温湿敏响应。当相对湿度从0%增加到97%时，传感器的响应值达到6573。与传统的湿度传感器相比，CeO₂/g-C₃N₄纳米复合传感器在灵敏度（959.5pf/%RH）、响应性、稳定性和恢复时间等方面具有明显的优势。同时设计了便携式的湿度电容测量和显示系统，并与移动智能手机和无线通信技术兼容。在人体呼吸和皮肤干燥监测方面具有多功能应用，在柔性、可穿戴电子领域具有广阔的应用前景。

审稿专家们对该项研究工作给予认可，认为该项研究成果具有很好的创新性和研究价值，通过金属氧化物与石墨相氮化碳表面缺陷的调控大大提高了水分子的吸附能力，对于新型湿敏材料、传感器件与系统构建提供了很好的参考价值。这一成果可以促进高增敏微纳传感器在柔性可穿戴监测领域的拓展应用。

Journal of Materials Chemistry A是国际知名传感器类权威期刊，为中科院分区一区TOP期刊，主要报道化学传感器、材料学以及微系统领域的原创性最新重要研究成果，影响因子为11.301，在仪器仪表和材料化学领域具有较高影响力。

近年来，本科生以第一作者身份发表SCI、SSCI等高水平创新成果增长迅速，这得益于学校对本科生创新创业工作尤其是本科生创新成果培育工作的重视。学校充分发挥大学生创新创业训练计划项目的平台支撑作用，并出台专门政策对本科生创新成果进行认定和奖励，发挥学院积极性和创造性，激发青年教师和优秀学生的创新活力，促进了学生的全面化、个性化、最大化成长。

控制科学与工程学院“新星计划”发起于2018年，每年面向全校本科生选拔一批具有创新潜质的学员，跟随导师开展科研训练和创新研究。新星学员通过参加导师课题组学术活动，开展课题研究，听取学术讲座，参加重大创新赛事等，培养严谨踏实的科学作风和坚忍不拔的意志品质，着力提升创新精神和创新能力。当前，“新星计划”已开展两期，共有来自5个学院60名学员参加。宫礼坤作为新星计划优秀学员共以第一作者身份发表SCI论文2篇，第二作者身份发表SCI论文2篇，授权发明专利2项，获得美国数学建模竞赛M奖等国家级竞赛奖项10项，学生创新能力得到充分展现。

论文链接：https://doi.org/10.1039/D0TA11578A