引言
湿度检测在工业生产、农业管理、环境监测和人体健康等领域发挥着不可或缺的作用 [1], [2], [3], [4], [5]。基于电阻式、电容式、频率（石英晶体微天平和谐波表面声波）或光学转换原理的传统湿度传感器均依赖外部电源运行。物联网和分布式无线传感器网络的快速增长催生了对免维护、无电池传感节点的迫切需求，因为周期性更换电池在大规模部署中在经济和后勤上已不可行。特别是在密闭环境、远程监测站和可穿戴医疗设备中，无需外部激励或组件消耗的自供电湿度传感技术备受期待，以确保长期不间断运行 [6], [7], [8]。迄今为止，两大类自供电湿度传感器已被广泛研究。第一类依赖机械能收集，以压电和摩擦电纳米发电机为代表 [9], [10], [11], [12]。它们通过气流、呼吸或接触驱动的机械变形产生电信号，提供高电压输出。然而，其工作严格依赖于外部机械激励，从根本上限制了应用场景。第二类是基于电化学氧化还原反应的电化学湿度传感器，类似于原电池，其中活性金属阳极被氧化，阴极通过吸附的水分子进行还原反应 [13], [14], [15], [16], [17], [18]。电化学湿度传感器提供高功率密度，但在运行过程中活性电极被持续消耗，且电极钝化导致性能退化。
压电/摩擦电自供电湿度传感器对机械刺激的依赖以及电化学自供电湿度传感器电极寿命有限的局限性，促使人们寻找能够静态且可持续运行的替代自供电湿度传感转换机制。近年来，一种基于离子梯度效应（源自潮气发电器件）的第三类自供电湿度传感技术引起了越来越多的关注，其根植于潮气发电现象 [19], [20], [21], [22], [23], [24], [25], [26], [27], [28], [29], [30], [31], [32]。当吸湿材料从环境湿气中吸附水分子时，材料表面的极性官能团解离并释放可移动电荷载体（通常为质子或金属离子）。通过在材料上构建官能团梯度或湿度梯度，可建立可移动离子的浓度差，驱动定向离子扩散并在两个电极之间形成电位差。输出电压的大小与环境相对湿度直接相关，从而实现无机械运动或活性电极消耗的自供电湿度传感。能量输入源自水分子从气态转变为吸附态时化学势的降低，代表着一种区别于机械能和化学能收集的能量转换途径。
尽管针对基于离子梯度效应的潮气发电器件的研究日益增多，但现有综述主要聚焦于其能量收集方面，例如如何提高发电功率以及为其他电子设备供电 [33], [34], [35], [36], [37], [38], [39], [40], [41], [42]。专门针对离子梯度效应用于自供电湿度传感的系统性讨论在当前文献中仍较为缺乏。与优先考虑输出功率和长期供电稳定性的能量收集器件不同，自供电湿度传感器强调湿度传感性能指标，包括响应、灵敏度、检测范围、响应/恢复时间、湿度滞后和环境鲁棒性。发电与湿度传感之间不同的优化目标及器件设计原则，需要专门的视角来阐明面向湿度传感的工作原理，系统总结代表性进展，并识别实现实用部署的关键挑战。本文首先阐述其基本工作原理。然后总结代表性材料体系、器件结构、湿度传感和发电性能以及典型应用场景。最后，我们讨论该领域面临的关键挑战，并提供未来发展方向的前景展望，以促进这一新兴被动式湿度传感技术的实际应用。
