综述：激光加工聚合物湿度传感器及其应用

本综述系统阐述了激光加工技术在聚合物湿度传感器领域的创新突破，重点分析了该技术如何通过诱导多孔结构（如LIG）、功能化修饰及工艺调控，显著提升传感器的灵敏度、响应速度与稳定性，并展望了其在可穿戴健康监测、智慧农业等领域的应用前景及自驱动、多模态集成等未来方向。

　　

引言

湿度作为气候系统的核心参数，在食品保鲜、农业管理、环境监测及医疗健康等领域具有广泛应用。传统湿度传感器基于金属氧化物或陶瓷材料，存在响应慢（通常超过100秒）、机械脆性及灵敏度有限等问题。聚合物材料因其柔性、可加工性及丰富的亲水基团，成为理想替代材料，但其性能仍受限于微纳结构调控困难及界面稳定性不足。激光加工技术通过高精度、无掩模、绿色高效的微纳结构制备方法，为聚合物湿度传感器带来革命性进展。

常见聚合物基底

激光加工聚合物湿度传感器的性能关键在于基底材料的选择。常用聚合物包括聚酰亚胺（PI）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚二甲基硅氧烷（PDMS）及生物聚合物（如壳聚糖、纤维素）。选择时需系统考虑材料的吸湿性、激光加工兼容性、机械性能及化学稳定性。例如，PI经激光碳化可生成激光诱导石墨烯（LIG），显著增强导电性；而PDMS则需通过表面改性提升亲水性。

激光加工对聚合物的改性作用

激光（如CO₂激光、飞秒激光）通过光热或光化学效应作用于聚合物表面，引发局部碳化、氧化或形成多孔/微纳结构，主要改性效果包括：

1. 1.
   碳化生成导电区域：如PI经激光处理形成LIG，构建导电网络；
2. 2.
   表面氧化引入亲水基团：增强水分子吸附能力；
3. 3.
   形成多孔结构：增加比表面积，加速水分子扩散；
4. 4.
   功能化修饰：通过复合纳米材料（如石墨烯、金属氧化物）进一步提升传感性能。

传感性能提升

激光加工通过优化微纳结构，显著改善传感器的灵敏度、响应速度及稳定性。传统传感器因膜层过厚或亲水性过强，导致水分子逃逸困难、响应迟滞。激光诱导的多孔结构不仅增加吸附位点，还缩短水分子扩散路径，使响应时间缩短至数秒内，滞后效应大幅降低。此外，激光可实现电极-基底一体化制造，减少界面阻抗，提升信号稳定性。

可穿戴健康监测

激光加工柔性湿度传感器在可穿戴健康监测中展现巨大潜力。通过集成于智能衣物或皮肤贴片，实时监测呼吸频率、皮肤湿度等生理参数。例如，呼吸监测中，传感器通过检测呼出气湿度变化，为哮喘、睡眠呼吸暂停等疾病提供诊断依据；在伤口护理中，监测敷料湿度可优化愈合环境，避免感染。

结论与展望

激光加工技术与聚合物材料的结合，为湿度传感器性能突破及应用拓展提供创新解决方案。未来研究将聚焦于开发生物可降解聚合物、推动激光卷对卷加工等规模化工艺、探索基于湿度差的自驱动技术，并实现湿度-温度-压力多参数协同传感，进一步强化“高性能-低成本-绿色化”综合优势。

（注：以上内容严格依据原文缩编，未添加未提及信息，专业术语均保留原文格式及英文缩写。）