用于实时湿度检测的裸二氧化硅蛋白石

摘要： 由St?ber二氧化硅球体构成的三维胶体晶体的光子特性显著依赖于环境相对湿度。亲水性二氧化硅形成的裸人工蛋白石的光子带隙在潮湿空气中会随整个水蒸气浓度范围发生明显变化，且无需功能化渗透处理。其光学响应对湿度变化（尤其在低湿度区间）极为敏感，响应时间极快（仅60毫秒），这主要归因于不存在中间过程、理想的带隙特性（高强度与陡峭边缘）以及开放蛋白石孔隙的高空气接触性。与常见光子晶体传感器通过大幅光谱偏移实现视觉检测但存在重要缺陷的方法不同，研究表明：即使偏移幅度适中，裸二氧化硅蛋白石明确的带隙结构配合简易设备监测（无需光谱检测）仍能实现卓越的传感性能。由此产生的快速可重复光子响应，可精确实时获取环境湿度数据。这种经济的一步制备法与高效性能，使二氧化硅人工蛋白石成为新型精密、低成本实时湿度传感器的理想材料。