一种湿度传感器及其制造方法和应用与流程
本申请属于湿度传感领域，特别涉及一种湿度传感器及其制造方法和应用。
背景技术：
湿度与日常生活密不可分，湿度传感器作为一种检测设备，在人们的生产生活中发挥着重要的作用，近年来，湿度传感器已经成功应用于各种领域，例如，气象测量，医疗卫生和精密仪器的使用保护等。
大多数湿度传感器所用材料包括金属氧化物、电解质和聚合物等，使用上述材料制造的湿度传感器仍存在测量范围窄、响应时间长以及可逆性差等问题。
因此，探索一种新型传感材料来制造增强型湿度传感器具有必要性和重要性。
技术实现要素：
为解决现有湿度传感器测量范围窄、响应时间长以及可逆性差等问题，本申请提供一种利用二维材料，特别是石墨相氮化碳(g-c3n4)作为传感材料的湿度传感器，所述湿度传感器包括基板、结合于所述基板上的g-c3n4薄膜，以及连通于所述g-c3n4薄膜上的电阻值检测装置，所述湿度传感器对空气中湿度的测量范围可达0％至97％，响应时间仅为0.3s。
本申请的目的在于提供以下几个方面：
第一方面，本申请提供石墨相氮化碳用于湿度指示的用途。
在一种可实现的方式中，所述石墨相氮化碳为石墨相氮化碳薄膜。
第二方面，本申请提供一种湿度传感器，所述传感器包括基板、结合于所述基板上的g-c3n4薄膜，以及连通于所述g-c3n4薄膜上的电阻值检测装置。
在一种可实现的方式中，所述基板包括pcb板以及柔性叉指电极等。
进一步地，所述g-c3n4薄膜的厚度为0.1～1nm。
在一种可实现的方式中，所述湿度传感器由包括以下步骤的方法制备：
制备g-c3n4悬浊液；
将g-c3n4悬浊液涂布于基板上；
将涂布有g-c3n4悬浊液的基板干燥；
将干燥后的装置连通电阻检测装置。
可选地，所述制备g-c3n4悬浊液包括：
制备g-c3n4固体；
将制备所得g-c3n4固体分散于溶剂中。
可选地，制备g-c3n4固体可以包括以下步骤：
称取原料；
对所述原料加热，保温；
将保温后的体系降温。
第三方面，本申请提供一种制造第二方面所述湿度传感器的方法，所述方法包括以下步骤：
制备g-c3n4悬浊液；
将g-c3n4悬浊液涂布于基板上；
将涂布有g-c3n4悬浊液的基板干燥；
将干燥后的装置连通电阻检测装置。
可选地，所述制备g-c3n4悬浊液包括：
制备g-c3n4固体；
将制备所得g-c3n4固体分散于溶剂中。
第四方面，本申请还提供一种湿度传感系统，所述系统包括第二方面所述湿度传感器、处理器以及服务终端，所述处理器接收所述湿度传感器采集到的湿度信息，并对所述湿度信息进行加工处理，并上报给所述服务终端。
第五方面，本申请还提供所述湿度传感器以及所述湿度传感系统用于纸尿裤湿度检测的用途。
第六方面，本申请还提供所述湿度传感器以及所述湿度传感系统用于纸制品无损检测的用途。
本申请所用石墨相氮化碳是现有技术中较为成熟的二维材料，本申请人发现其在湿度指示领域的独特用途，能够快速、准确、无损地指示环境湿度以及纸制品等工业制品的湿度，具有响应时间短、准确率高并且可逆性强等特点。
与现有技术相比，本申请提供的利用石墨相氮化碳作为指示材料的湿度传感器结构简单，便于制造，湿度检测结果准确，响应时间短，可逆性好，能够实现无损检测，应用于如纸质文物的湿度检测中，能够真正实现文物的无损检测，从而对文物有效地保护。
附图说明
图1示出制造g-c3n4湿度传感器流程的示意图；
图2a示出实施例所制备g-c3n4在单位尺度为10μm下的纳米结构；
图2b示出实施例所制备g-c3n4在单位尺度为1μm下的纳米结构；
图2c示出实施例所制备g-c3n4在单位尺度为100nm下的纳米结构图；
图2d示出实施例所制备g-c3n4在单位尺度为200nm下纳米结构；
图3示出实施例所制备g-c3n4的红外光谱图；
图4a示出实施例所制备g-c3n4的xrd谱图；
图4b示出实施例所制备g-c3n4的xps的全谱图；
图4c示出实施例所制备g-c3n4的c1s的高分辨xps图谱；
图4d示出实施例所制备g-c3n4的n1s的高分辨xps图谱；
图5示出实施例制造的湿度传感器的电阻随相对湿度变化的非线性函数；
图6示出实施例制造的g-c3n4薄膜传感器的实时响应与恢复；
图7示出实施例制造的湿度传感器在11～97％相对湿度下的电阻值；
图8示出实施例制造的湿度传感器的最快响应时间和恢复时间；
图9示出实施例制造的湿度传感器的在97％rh下的最高响应；
图10示出由于湿度上升(相对湿度由11％上升到97％，上行测试)和湿度下降(相对湿度由97％下降到11％，下行测试)所引起湿度传感器的电阻值变化；
图11示出实施例制造的湿度传感器在相对湿度为11～97％时的湿滞特性；
图12示出实施例制造的湿度传感器在相对湿度为33％、43％和67％下的重复性性能；
图13示出g-c3n4薄膜表面上一种可能的水分子的吸附过程示意图；
图14示出实施例制造的湿度传感器应用于尿不湿自动报警装置示意图；
图15示出实施例制造的湿度传感器应用于纸制品无损湿度检测示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
下面通过具体的实施例对本申请提供的湿度传感器及其制造方法和应用进行详细阐述。
二维纳米材料(以下简称“二维材料”)是指电子仅可在两个维度的纳米尺度(如1nm～100nm)上自由平面运动的材料，如纳米薄膜、超晶格、量子阱等，二维材料具有许多独特优异的物化性质，例如，高的电子迁移率、高耐热性、良好的高温稳定性以及化学性质稳定等等，这些性质使其成为当今世界范围内的研究热点。
g-c3n4是一种新型的高分子有机材料，同时作为二维材料中的重要成员，因其独特的电子结构具有生物相容性好、热稳定性好、化学稳定性好、密度低、无细胞毒性并且易于结构修饰等众多优异的理化性质。g-c3n4内部含有氮官能团以及电子离域结构，使其具有复杂的吸附机理，包括氢键作用、酸碱反应、静电作用、氧化还原反应以及π-π共轭等，因此，g-c3n4在催化、光成像、储能、生物医疗等众多领域已展现出巨大的研究价值。
目前，常见的g-c3n4包括5种晶体结构：α相(α-c3n4)、β相(β-c3n4)、立方相(c-c3n4)、准立方相(pc-c3n4)和石墨相(g-c3n4)。其中，前四种晶体结构的氮化碳材料因独特的价键结构使其的硬度可以与金刚石相媲美，而属于软质相的g-c3n4材料在室温常压下理化性质最为稳定。
g-c3n4是一种非金属半导体，由与石墨烯相类似的二维片层堆叠而成。g-c3n4作为一种类石墨材料，层片之间的范德华力使其不溶于大多数溶剂，同时也具备良好的ph稳定性。g-c3n4在常规溶剂，例如：水、乙醇、dmf等中不溶解，也不会与溶剂发生化学反应。然而，g-c3n4在强酸溶液或水热的条件下会部分分解，甚至完全分解。科研人员发现经过高浓度的盐酸刻蚀处理后的g-c3n4，比表面积由刻蚀前的8.0m2/g增加至刻蚀后的30.0m2/g，同时刻蚀后g-c3n4的表面带有正电荷，其禁带宽度、离子电导率以及分散性均得以提高。
到目前为止，科研工作者更多地专注于研究g-c3n4的光催化性能，而本申请尝试将g-c3n4应用于湿度指示，并取得意想不到的效果。
第一方面，本申请提供石墨相氮化碳用于湿度指示的用途。
在一种可实现的方式中，所述石墨相氮化碳为石墨相氮化碳薄膜。
在本申请中，所述g-c3n4可以根据包括以下步骤1至步骤3的方法制备：
步骤1，制备g-c3n4悬浊液。
在本申请中，所述g-c3n4悬浊液可以为g-c3n4与溶剂形成的固液混合分散体系，即g-c3n4的水分散体系。
在一种可实现的方式中，所述制备g-c3n4悬浊液包括以下步骤1-1和步骤1-2：
步骤1-1，制备g-c3n4固体。
本申请对制备g-c3n4固体的方法不做特别限定，可以使用现有技术中任意一种制备g-c3n4固体的方法，例如，所述g-c3n4固体可以由包括以下步骤1-1-1至步骤1-1-3的方法制备：
步骤1-1-1，称取原料。
本申请对制备g-c3n4固体的原料不做特别限定，可以使用现有技术中任意一种能够利用热聚合方法制备g-c3n4固体的原料，例如，尿素等。
步骤1-1-2，对所述原料加热，保温。
本申请对加热以及保温方式不做特别限定，可以采用现有技术中任意一种与所用原料匹配的制备方法以及参数，以制备g-c3n4固体的效率高，制得的g-c3n4固体纯度高、收率高为优选。
以原料为尿素为例，本申请控制加热的升温速率为10℃/min，升温到550℃，保温4h，即可获得g-c3n4固体。
在本申请中，所述g-c3n4固体为g-c3n4固体粉末，优选地，所述g-c3n4固体粉末的粒径为2～10nm。
步骤1-1-3，将保温后的体系降温。
本申请地降温的方式不做特别限定，可以采用现有技术中任意一种降温的方式，如自然冷却或者辅助降温等，仍以前述实例为例，可以采用随炉冷却的方式降温。
本申请通过x射线衍射(xrd)，扫描电子显微镜(sem)，傅里叶变换红外光谱(ftir)和x射线光电子能谱(xps)检测薄膜的结构，形态和组成性质，具体请参见实施例图2，图3,图4。
步骤1-2，将制备所得g-c3n4固体分散于溶剂中。
在本申请中，所述溶剂可以为现有技术中任意一种能够分散g-c3n4固体粉末的溶剂，例如，高纯水、酒精等。
步骤2，将g-c3n4悬浊液涂布于基板上。
在本申请中，可以采用在现有技术中任意一种涂布方法，以能够将g-c3n4悬浊液均匀涂布于基板上为优选。
步骤3，将涂布有g-c3n4悬浊液的基板干燥。
在本申请中，对所述涂布有g-c3n4悬浊液的基板干燥的方法不做特别限定，可以采用现有技术中任意一种除去基板上溶剂的方法，可选地，干燥所用的温度既能够除去所述g-c3n4悬浊液中的溶剂，又不会对基板造成损坏。
第二方面，本申请提供一种湿度传感器，所述传感器包括基板、结合于所述基板上的g-c3n4薄膜，以及连通于所述g-c3n4薄膜上的电阻值检测装置。
在本申请中，所述基板包括pcb板以及柔性叉指电极等。
优选地，所述pcb基板上的窗口的外形尺寸为1×1cm，电极厚度为50μm，宽度和间隙均为200μm，本申请人发现，所选取的叉指电极具有大规模的批量生产，成本低，小型化等优点。
优选地，所述柔性叉指电极由镍/铜材料制成。本申请人发现，柔性电极可以方便的应用于可穿戴呼吸监测，运动员贴身汗液检测等方面。
进一步地，所述g-c3n4薄膜的厚度为0.1～1nm。本申请人发现，在此厚度下，传感器响应时间更短，恢复性能优异，对于湿度灵敏度更高。
图1示出制造g-c3n4湿度传感器流程的示意图，如图1所示，在一种可实现的方式中，所述湿度传感器由包括以下步骤1’至步骤4’所述的方法制备：
步骤1’，制备g-c3n4悬浊液。
本步骤所用方法请参见步骤1，在此不再赘述。
步骤2’，将g-c3n4悬浊液涂布于基板上；
本步骤所用方法请参见步骤2，在此不再赘述。
步骤3’，将涂布有g-c3n4悬浊液的基板干燥；
本步骤所用方法请参见步骤3，在此不再赘述。
步骤4’，将干燥后的装置连通电阻检测装置。
在本申请中，所述电阻检测装置采用高精度lcr测量仪。
本申请人发现，所述g-c3n4薄膜的电阻随湿度的增大而减小，但在湿度接近为100％的情况下电阻最小，但仍有100欧以上的电阻值。
本申请人发现，所述g-c3n4薄膜的电阻值与待检测物的湿度之间存在非线性关系，具体请参见实施例图5，因此，所述湿度传感器能够根据所述g-c3n4薄膜的电阻值计算待检测物的湿度。
本申请人在温度为20℃，并且，相对湿度(rh)为0-97％下研究g-c3n4湿度传感器的湿度传感特性，测试结果表明本申请提供的湿度传感器具高灵敏度，快速响应和恢复时间等出色的性能。
第三方面，本申请还提供一种制造第二方面所述湿度传感器的方法，所述方法包括以下步骤1”至步骤4”：
步骤1”，制备g-c3n4悬浊液。
本步骤的方法具体请参见步骤1’，在此不再赘述。
步骤2”，将g-c3n4悬浊液涂布于基板上；
本步骤的方法具体请参见步骤2’，在此不再赘述。
步骤3”，将涂布有g-c3n4悬浊液的基板干燥；
本步骤的方法具体请参见步骤3’，在此不再赘述。
步骤4”，将干燥后的装置连通电阻检测装置。
本步骤的方法具体请参见步骤4’，在此不再赘述。
第四方面，本申请还提供一种湿度传感系统，所述系统包括第二方面所述湿度传感器、处理器以及服务终端，所述处理器接收所述湿度传感器采集到的湿度信息，并对所述湿度信息进行加工处理，并上报给所述服务终端。
在本申请中，所述湿度传感器、处理器以及服务终端之间可以通过wifi连接等方式进行数据交互，所述处理器能够将所述湿度传感器采集到的电阻值处理成对应的湿度值，并将所述湿度值上报给服务终端，所述服务终端可以将所述湿度值反馈给用户。
在本申请中，所述服务终端包括手机、pc机或者需要采集湿度信息的设备，例如，加湿器等。
第五方面，本申请还提供所述湿度传感器以及所述湿度传感系统用于纸尿裤湿度检测的用途。
在本申请中，可以将所述湿度传感器或者所述湿度传感系统中的湿度传感器靠近纸尿裤，则可以无损获知纸尿裤的湿度信息。
第六方面，本申请还提供所述湿度传感器以及所述湿度传感系统用于纸制品无损检测的用途。
在本申请中，可以将将所述湿度传感器或者所述湿度传感系统中的湿度传感器靠近纸制品，则可以无损获知纸制品的含水信息。
本申请提供的湿度传感器以及所述湿度传感系统能够无损检测纸质文物的湿度，从而不损伤文件的前提下，为文物保护和修复提供可靠依据。
实施例
本申请中所用co(nh2)2购自上海hansi化学。
实施例1石墨相氮化碳的制备
在50ml的坩埚内加入20g尿素，用铝箔包裹坩埚口，盖上盖子，保证坩埚内处于半密封状态，以减少尿素在升温过程中的挥发，热聚合过程在马弗炉内进行。升温程序设置为10℃/min，升温到550℃，保温4h，随炉冷却，产物不经过任何处理即为g-c3n4。
本实施例以尿素为原料，控制升温速率、反应温度及反应时间，进行尿素的热聚合反应，反应结束后，随炉冷却到室温，产物不经过进一步处理，即为g-c3n4，且产物呈蜷曲的薄片状。
本申请通过sem(hitachis-4800)表征本实施例所制备的g-c3n4的表面形态。
图2a示出本实施例所制备g-c3n4在单位尺度为10μm下的纳米结构，图2b示出本实施例所制备g-c3n4在单位尺度为1μm下的纳米结构，图2c示出本实施例所制备g-c3n4在单位尺度为100nm下的纳米结构图，图2d示出本实施例所制备g-c3n4在单位尺度为200nm下纳米结构。由图2a至图2d可以看出由尿素为前驱体高温热聚缩制备出的g-c3n4具有多孔层片状的微观形貌，本申请人认为由于在制备过程中尿素先热解出合成g-c3n4的中间产物，该过程会产生大量氨气，从而促使多孔状微观形貌的形成，并且，此种微观结构大大提升g-c3n4的比表面积。
为进一步确定本实施例所制备g-c3n4的样品组成，本实施例采用ftir测试技术对本实施例所制备g-c3n4进行表征，结果如图3所示，在1200-1700cm-1区域内出现连续的特征峰，表明碳氮杂环上的c＝n、c-n与环外的c-n伸缩振动，位于802.42cm-1处的特征峰代表本实施例所制备g-c3n4基本结构单元中的碳氮环的弯曲振动，位于3072.76cm-1的吸收峰表明4边缘破损芳香环上的-nh与-nh2基团的伸缩振动，或者是它表面上吸附的水分子的伸缩振动。
本实施例通过x射线衍射仪(rigakuminiflex600)对本实施例所制备g-c3n4样品进行xrd表征。以cukα为射线源
在对样品的xrd的表征结果进行分析时利用布拉格公式，即λ＝2dsinθ，其中λ为入射x射线波长，d为晶面层间间距，θ为布拉格衍射角。由布拉格公式可以看出当给定波长的射线照射待测样品时，衍射角θ越小，样品晶面层层间距d就越大。
进一步地，衍射峰较强的峰位为2θ＝27.58°，对应(002)晶面，属于g-c3n4层间π-π堆积；衍射峰较弱的峰位为2θ＝11.5°，对应(100)晶面，属于面内七嗪环结构堆积。
进一步地，对g-c3n4纳米材料进行xps表征，分析样品中各个元素的化学状态，结果如图4b所示，由图4b的xps的全谱图可知，本实施例所制备g-c3n4样品成分主要包括c、n两种元素。
图4c示出本实施例所制备g-c3n4的c1s的高分辨xps图谱；由图4c可知，c1s的特征能量区域内分别在284.3ev、287.65ev出现两个特征峰，分别对应于不定型碳原子和在含氮的芳香环(n-c＝n)中的sp2杂化碳原子。
图4d示出本实施例所制备g-c3n4的n1s的高分辨xps图谱，由图4d可知，n1s的特征能量区域内分别在398.11ev、399.40ev、400.69ev处出现三个特征峰。其中在398.11ev和399.40ev处出现的特征峰分别归属于三嗪结构单元(c-n＝c)中的sp2杂化氮原子和g-c3n4中的连接结构n-(c3)，400.69ev处出现的特征峰则归属于末端氨基中的氮原子(c-n-h)。
实施例2pcb基板
取0.5gg-c3n4溶解于50ml去离子水中，搅拌，超声处理30分钟后得到均匀分散液，静置10h后取上层清液滴加在pcb基板上，放置在60℃的真空烘干箱中干燥4h后即可得到g-c3n4湿度传感器。
为测试所述湿度传感器的湿度响应特性，本申请人将本实施例制造的湿度传感器放置于由饱和盐溶液制备的相对湿度为0％至97％玻璃瓶中，使用th2828精密lcr测量仪测量所述湿度传感器在不同rh水平下的电阻。
在本申请中，所述响应/恢复时间定义为湿度传感器的电阻值达到其总电阻值变化的90％所需的时间。
响应由r＝rx/r0确定，其中，rx表示湿度传感器在相对湿度为x％下的电阻值，r0表示湿度传感器在相对湿度为0％下的电阻值。
图5示出本实施例制造的湿度传感器的电阻随相对湿度变化的非线性函数，由图5可知，在相对湿度为0％-97％的范围内，本实施例制造的湿度传感器的电阻值随相对湿度逐渐升高而显著下降，并且，所述湿度传感器电阻值(y)与相对湿度(x)二者的拟合函数为y＝887490.4e^(-x/15.5)-0601.6，回归系数r2为0.9985。
因此，处理器可以根据实时测得的电阻值以及所述拟合函数来计算当前湿度。
通过相对湿度增大试验和相对湿度减小试验，图6示出本实施例制造的g-c3n4薄膜传感器的实时响应与恢复。由图6可知，g-c3n4薄膜传感器具有良好的吸附-脱附性能。
图7示出本实施例制造的湿度传感器不同湿度下的电阻值。在实时响应与恢复的基础上，将传感器在不同相对湿度下响应后回归至0％rh，由图7可知，当rh水平从0％上升到97％,g-c3n4薄膜传感器的电阻从616.1452mω降低至175.9962kω,表明该传感器优异的湿度敏感性能。
图8示出本实施例制造的湿度传感器的最快响应时间和恢复时间。通过对于不同相对湿度下重复测量，由图8可知，在67％rh下具有最快的响应时间(0.3s)和恢复时间(11s),g-c3n4薄膜传感器对水分子具有良好的吸附和解吸速度。
图9示出本实施例制造的湿度传感器的在97％rh下的最高响应。通过对于不同相对湿度下重复测量，由图9可知，在97％rh下具有最高响应(3570),该湿度传感器具有宽阻值范围。
图10示出由于湿度上升(相对湿度由11％上升到97％，上行测试)和湿度下降(相对湿度由97％下降到11％，下行测试)所引起湿度传感器的电阻值变化。由图10可知，通过上行测试和下行测试获得的电阻值曲线基本对称，因此，本申请人认为本实施例制造的湿度传感器具有优异的吸附-解吸性能。
基于图10测试的数据，绘制滞后曲线，如图11所示，由图11可知，本实施例所制造的湿度传感器的滞后影响可以忽略。
对本实施例制造的湿度传感器进行重复性实验，分别在相对湿度为33％，43％和67％下进行三次重复测量，结果如图12所示，由图12可知，所述湿度传感器的电阻值在三次测量中结果基本一致，因此，本申请人认为本实施例所制造的湿度传感器表现出优异的可重复性。
本申请人认为，本实施例利用热聚合方法制备所得g-c3n4具有较大比表面积，催化性能高效等优点。由于其较大的比表面积，使其表面充满大量的活性位点，从而大大增强水分子在湿度传感器表面的吸附和解吸作用。在制备材料的反应过程中，可能存在未完全缩聚的情况，所制备的g-c3n4中会残留有氨基基团，从而引入氮缺陷。在相对湿度较低的环境中，g-c3n4薄膜的氮缺陷之间形成氢键，其表面发生收缩现象，从而引起薄膜卷曲；同时，湿度传感器表面吸附少量的水分子会形成不连续的层，阻碍水分子的自由运动，故在低相对湿度下表现出高阻值。在相对湿度较高的环境中，水分子会多层吸附在g-c3n4薄膜表面，这些水分子也会与氮缺陷之间形成氢键，引起薄膜表面膨胀，电阻值也随之下降。
图13示出g-c3n4薄膜表面上一种可能的水分子的吸附过程。如图13所示，最初，少量的水分子吸附在g-c3n4的活性位点，水层是分散的，随着相对湿度的增加，多层水分子吸附于g-c3n4薄膜表面，g-c3n4薄膜表面上的水分子形成连续层。由于氨基基团的存在，其与水分子不断结合的过程中会产生更多的氢键，更加有利于水分子的吸附，吸附的水分子会产生质子(h3o+→h2o+h+)。此外氨基也会质子化(-nh→nh2+)相邻的水分子之间更容易发生质子跳跃，根据grotthuss链式反应h2o+h3o+→h3o++h2o和h2o+nh2+→nh++h3o+，当水分子渗透到g-c3n4薄膜之间的中间层时，传感器的电导率会增加，电阻值也相应地增加。-
将本实施例制造的湿度传感器应用于尿不湿自动报警装置，即，如图14所示，将所述湿度传感器夹持于尿不湿外部，实验结果表明:该具有湿度自动检测及报警功能的尿不湿对常用尿不湿能够做到实用、快速、准确、安全。本报警装置具有经济、耐用、使用方便、抗干扰能力强等特点，填补尿不湿自动报警的空白，帮助监护人快速、准确的判断尿不湿中是否有尿液及尿量多少,也保证了病人或婴儿本人的睡眠健康质量。
实施例3柔性基板
本实施例所用方法与实施例2相似，区别仅在于使用柔性叉指电极作为基板。
(1)将本实施例制造的湿度传感器应用于湿纸的无损检测
市面上常见的各类纸张水分测定仪需要直接与纸张表面接触。例如，探针式水分测定仪需要直接将探针扎进纸张中测试湿度，对于纸制品，例如，珍贵的纸质文物必然会受到一定的损害。此外，像高周波型测湿仪虽然废除了扎针，但是依旧需要将探头与纸张表面接触，而且在测量过程中所产生的热效应也会对文物造成损害。
针对这一现实问题，选取书画创作中常用的宣纸作为实验用纸，利用本实施例制造的湿度传感器测定纸张的湿度，结果如图15所示。在实验中，与干燥的宣纸相比，传感器靠近潮湿的宣纸时电阻值迅速下降，表明该传感器具有极高的灵敏度和超快的响应，因此，在纸质文物的湿度无损检测中具有潜在的应用价值。
(2)本实施例制造的湿度传感应用于加湿器
根据测定，人感觉最舒适的环境温度在25℃左右，相对湿度在45％～70％，春秋季节，北方气候比较干燥，室内的相对湿度只有15％～20％，人体就会感觉到嗓子发干，特别是暖气供应后更加严重。比如在医院中，病室内多采用洒水、在暖气上搭湿毛巾或者脸盆盛水等方法增加病房内的湿度，既不利于病室的规范管理，又影响日常活动。因此，在术后患者室内用加湿器，它可以使病室内的相对湿度增加，改善室内的干燥环境，稀释呼吸道内的痰液使痰容易咳出，减少呼吸道的并发症。
本申请人利用本实施例制造的湿度传感器制造成分布式湿度传感加湿器，即，在加湿空间内分布设置多个本实施例制造的湿度传感器，所述湿度传感器与加湿器能够数据交互，所述加湿器能够根据多个湿度传感器上报的湿度信息调整加湿的强度以及方向。具体地，所述加湿器可以通过分布于加湿空间内的湿度传感器分别进行对加湿器本身的和周围环境的湿度的感知，每个传感器都可独立地处理其自身信息，提供大量数据，还可以进一步获得目标的分类特征，并且，避免电子对抗对单个传感器系统所造成的严重性能下降，从而可以更准确的感知屋内的湿度变化情况，避免传统的不控制加湿器不能自动调节运行状态的缺点，通过加湿器雾量大小的调节和自动开关达到令人体感到舒适的环境。
基于上述实施例，本申请提供一种基于g-c3n4二维纳米材料的高性能湿度传感器。所述湿度传感器具有灵敏度高，可逆性好和快速的响应/恢复时间等优点，并且，具有抗干扰能力强，成本低，快速，使用方便和安全等优点。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。
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