湿度监测在各种应用中都至关重要，从检测环境湿度变化到帮助专业人员及时进行健康评估的医疗保健可穿戴设备。电容式湿度传感器因其稳定性、低功耗和结构简单而备受青睐。然而，在实现高灵敏度和快速响应方面仍然存在挑战。低灵敏度无法检测到细微的湿度变化，导致测量不准确，而慢响应限制了传感器在动态环境中对湿度快速波动的实时反馈能力。六方氮化硼因其在宽温度范围内优异的化学稳定性和结构可靠性，成为高性能电容式湿度传感器的候选材料。然而，尽管具备上述优势，由于六方氮化硼与水分子之间的相互作用较弱，限制了其在湿度传感领域的性能。因此，有必要通过表面工程手段进一步提升其对水分子的吸附能力，从而增强湿敏响应特性。

郑州大学金刚石材料与器件团队基于前期研究（Adv. Mater., 2024, 36, 2404694; Nano Energy, 2022, 101, 107549; Nano Res., 2023, 16, 10279-10286），进一步开发出氨基功能化的六方氮化硼（A-h-BN）电容式湿度传感器，在非接触式传感领域展现出广阔的应用潜力。该传感器在11%至98%的相对湿度范围内表现出优异的性能，响应时间仅为2.39秒，恢复时间为1.77秒，同时具有出色的重复性和长期稳定性。性能的显著提升源于材料本身高比表面积以及氨基修饰后增强的亲水性，大大提高对水分子的吸附能力。该传感器还展现出类突触行为，在距离检测与呼吸监测等方面展现出广阔的应用前景，为人机交互和智能健康监测系统的发展提供了新的思路。

图1 (a) 水分子在A-h-BN表面吸附示意图。(b) 湿度传感器制备过程示意图和电极显微图像。(c) 传感器在湿度循环测试过程中的C-t曲线。(d) 与已报道的电容式湿度传感器的灵敏度和响应时间对比。(e) 传感器应用示意图，包括（Ⅰ）类突触行为，（Ⅱ）非接触式人机交互，和（Ⅲ）呼吸监测。

图2  (a) h-BN和A-h-BN吸附单个水分子示意图。(b) 水分子在h-BN和A-h-BN上的吸附能。(c) A-h-BN吸附不同数量水分子（0、1、2和3）的模型示意图。(d) 相对介电常数与水分子数量的关系。(e) A-h-BN湿度传感器在氧气、氮气、真空和空气中的电容输出。(f) A-h-BN吸附水分子时形成氢键的示意图。

杨西贵，郑州大学教授，博士生导师，九三学社社员。国家优秀青年科学基金、河南省杰出青年科学基金、中国科协青年人才托举工程、中原青年拔尖人才、河南省高层次人才获得者。一直从事金刚石半导体材料与器件及高压物理研究，以第一/通讯作者在Proc. Natl. Acad. Sci.、Phys. Rev. Lett.、Nat. Commun.、Adv. Mater.、Nano Res.等期刊发表学术论文30余篇，主持国家和省厅级科研项目10项，相关研究成果获中国电子学会科学技术奖、河南省机械工业科学技术奖等奖项。

单崇新，全国政协委员，郑州大学副校长、教授、博士生导师，九三学社河南省委副主任委员。主要从事宽禁带半导体光电材料与器件研究工作，已发表学术论文400余篇，被SCI 引用16000余次，主持国家杰出青年科学基金、国家重大科研仪器研制项目、国家自然科学基金重点项目等，曾获中国青年科技奖、全国专业技术人才先进集体带头人、中原学者、河南省自然科学一等奖、河南省最美科技工作者等奖励和荣誉。研究成果被中央电视台、《中国科学报》、人民网、科学网、《河南日报》等媒体报道。

更多详情见课题组主页：http://www7.zzu.edu.cn/diamond/。欢迎各地学生报考攻读硕/博士学位！

Zhang W, Qin J, Lai S, et al. Surface engineering enabled highly sensitive humidity sensors in two-dimensional hexagonal boron nitride nanosheets. Nano Research, 2025, https://doi.org/10.26599/NR.2025.94907405.