超快全色比色湿度传感器原理图和原理。

原产于南美洲的大力神甲虫具有一个迷人的特点，即根据外部湿度条件改变其外壳颜色。这是因为甲虫壳的内部由带有方孔的多孔格子结构组成。当特定波长的光照射到外壳上时，它会反射它们并显示不同的颜色；这些波长会根据湿度而变化。近期，有人提出了一种像这种甲虫一样根据湿度改变颜色的传感器，其速度比传统的光学传感器快 10,000 倍。

由 Junsuk Rho 教授（化学工程系和机械工程系）和博士领导的 POSTECH 研究团队。候选人 Chunghwan Jung 和 Jaehyuck Jang（化学工程系），与 Sung-Hoon Hong 和 Soo-Jung Kim 博士（电子和电信研究所，ETRI）和 Young Min Song 教授（光州科学技术研究所，GIST）合作)，开发了一种超快的湿度响应比色传感器。该研究的结果发表在《科学进展》上。

使用光的传感器已经在我们的日常生活中用于心电图和空气质量测量。这些传感器使用光来检测周围环境的变化并将其转换为数字信号。

研究小组制造了一种比色传感器，该传感器由金属-水凝胶-金属结构组成，使用无序金属纳米颗粒层（壳聚糖水凝胶）和反射基板。当外界湿度变化时，由于壳聚糖水凝胶在潮湿状态下膨胀，在干燥状态下反复收缩的特性，传感器的谐振频率也会发生变化。

这种新型传感器拥有超快的速度，比传统的基于法布里-珀罗干涉仪的光学传感器快 10,000 倍。这种快速的反应速度要归功于构成传感器的纳米颗粒之间的多孔空间，就像甲虫的外壳会根据湿度改变颜色。

“这种新的湿度传感器的特殊之处在于，即使使用了纳米材料和纳米结构，它也可以以低成本实现生产的可扩展性，”领导这项研究的 Rho 教授解释说。“将对湿度敏感的彩色像素引入稳定代码中，可以应用于对湿度敏感的电子设备、钞票、护照和身份证的稳定标签。”