納米材料的形貌和尺寸調控在提升材料性能方面起著至關重要的作用。近年來，制備具有不同形貌、尺寸和多孔結構的納米材料引起了科研人員的廣泛關注。稀土氧化物由于良好的電，光，磁和耐熱性能，已廣泛用于發光、催化、能源、儲氧、醫療和氣體傳感器等領域。然而通過簡單的方法可控制備具有不同維度的稀土氧化物并拓展其應用仍是個巨大的挑戰。隨著醫療、物聯網等領域的飛速發展，通過濕度傳感器監測人體呼吸(頻率)以及體表汗液，實時感知人體健康變得越來越重要。盡管研究人員已經做了大量工作以進一步提高濕度傳感材料的性能。但是對于實際應用而言還需要在響應恢復速度、靈敏度和穩定性等方面做到全面提升。因此，迫切需要通過簡單的合成方法制備新型濕敏材料，并開發材料的新應用。

鑒于此，黑龍江大學的徐英明教授，霍麗華教授等人在《Journal of Materials Chemistry A》上發表了題為“Controllable Construction of Ho 2O 3 Nanomaterials with Different Dimensions (1D, 2D, 3D) for Real-time Monitoring Human Breathing and Body Surface Humidity Detection”的文章，第一作者為博士生郭傳宇。該工作通過簡單的合成方法，可控制備了具有不同維度的新型Ho2O3濕度敏感材料，并對Ho2O3材料的形成過程、影響因素和濕敏性能進行了詳細研究，將篩選出的二維結構Ho2O3材料應用于人體呼氣、皮膚濕度檢測和護手霜保濕效果監測，為濕度傳感材料的制備和傳感器的應用提供了新思路。

文章亮點：

1.Ho2O3材料的形貌調控：通過調節反應體系中尿素添加量和醇與水的體積比，實現了由低維材料向三維材料的組裝過程的調控。反應體系中水含量的變化，能夠調控材料由二維片狀形貌向一維管狀形貌轉變。尿素含量的改變，能有效調控二維片和一維管向三維形貌組裝，進而通過簡單的方法得到納米管，納米片，納米管球和納米片球三種維度四種形貌的Ho 2O 3納米材料。

圖1. 氧化鈥(a)納米管結構;(b)納米片結構;(b)納米管自組裝球形結構;(b)納米片自組裝球形結構，(e1-5)體系中水含量的增加;(f1-f4)體系中尿素含量的增加，產物形貌的變化。

2.呼吸監測應用：將四種材料進行濕敏性能測試后發現，四種材料均具有優異的濕敏性能。其中，Ho 2O 3納米片由于出色的多孔結構和開放體系，在11% RH-95% RH濕度環境中，即顯示出超快的響應恢復速度(響應時間小于0.3 s，恢復時間小于6 s)，又兼具高的靈敏度(可達到1143)。對該材料傳感器進行模擬不同狀態下的呼吸測試可以得到，該傳感器可以很好的識別模擬睡眠和運動狀態之間的呼吸頻率變化，并且可在2 s內識別出模擬呼吸停止信號。同時，該傳感器顯示出優異的穩定性，進行了3600 s不間斷呼吸測試后材料的，該傳感器的響應值和速度基本保持不變，具有很好的應用前景。

圖2. (a) Ho2O3納米片在11% RH-95% RH環境中的響應恢復曲線;(b，c)模擬睡眠狀態和運動狀態的呼吸監測曲線;(d)模擬睡眠狀態和運動狀態呼吸頻率的轉化曲線;(e)3600 s呼吸監測長期穩定性測試;(f)模擬停止呼吸狀態的信號響應曲線。

3.人體表面濕度檢測：該傳感器對人體表面濕度具有良好的響應恢復特性，除了簡單的指尖濕度響應測試外，還應用在運動前后身體不同部位的表面濕度測試等測試中，均表現出了快速的響應和良好的實時監控效果。有趣的是，傳感器可以對不同功效護手霜涂覆后的皮膚表面保濕效果進行實時監測，為濕度傳感器的應用提供了新思路。

圖3. (a)五次連續指尖響應測試曲線;(b)同一志愿者運動前后身體同一部位的濕度值;(c)不使用護手霜及使用不同種類護手霜后，皮膚表面的濕度變化情況。

總結：

本文采用簡單的制備方法，獲得了三種維度(1D，2D，3D)四種形貌性能優異的Ho 2O 3濕敏材料，并將該材料應用到于人體呼氣、皮膚濕度檢測和護手霜保濕效果監測等方面。希望該篇文章的實驗和結論能夠為研究人員在不同維度稀土氧化物材料制備方面提供借鑒，使濕度敏感材料獲得更多的關注，特別是為人體健康檢測、智能感知等方面提供新的研究思路。