湿度传感器是最常用的传感器之一,被广泛应用于气象研究、环境监测、工业过程控制、农业生产和健康医疗等众多领域。随着科学技术的进步,特别是近年来物联网技术的快速发展,人们对掌握环境信息的需求越来越强烈,也对湿度传感器的性能提出了更高的要求。为此,借助二维纳米材料较大的比表面积和优秀的物理特性,开发新型湿度传感器是提高湿度传感器性能的重要方法。其中,黑磷烯是一种由磷原子组成的P型二维半导体材料,由于其特殊的机械性能与特殊的电学特性,被认为是一种极具潜力的功能材料。本文通过对黑磷烯薄膜湿度敏感特性的研究与分析,提出了针对不同应用、基于刚性衬底和柔性衬底的黑磷烯湿度传感器:（1）通过分子动力学的模拟,分析了黑磷烯对水分子的吸附特性。结果表明,黑磷烯与被吸附的水分子之间仅通过范德华力相互作用,当湿度变化时水分子易于从黑磷烯表面脱离,吸附与解吸附的速度都很快。温度特性的研究结果表明,水分子的吸附量随温度的上升近似呈线性关系。而通过增加原子层数和堆叠的纳米片数量,发现水分子无法进入黑磷烯结构中的原子层间,但可以通过扩散进入堆叠的纳米片间隙。因此,由纳米片堆叠组成的黑磷烯薄膜可以吸附足够的水分子,保持较高的灵敏度。（2）提出了一种基于刚性衬底的黑磷烯湿度传感器。通过液相剥离法制备黑磷烯,并通过旋涂工艺转移到玻璃衬底表面的叉指电极上,形成敏感薄膜。研究了不同旋涂工艺参数形成的黑磷烯薄膜的形貌与稳定性。测试了传感器的性能。实验结果表明,以黑磷烯为敏感材料的湿度传感器具有极高的灵敏度和极快的响应/恢复速度,响应时间为3.9秒,恢复时间达到0.9秒,而且具备良好的稳定性。根据实验结果提出了黑磷烯湿度传感器的等效电路模型,分析了传感器的工作原理,确定了在湿度敏感主要源于静电电荷。（3）针对可穿戴应用以及弯曲表面应用,提出了一种基于柔性衬底的黑磷烯湿度传感器。传感器的衬底选择了具有多孔特性的聚四氟乙烯薄膜,允许水分子从薄膜中的微孔网络通过,使黑磷烯在薄膜表面可以实现双面感湿的功能,从而使传感器达到较快的响应速度。通过对不同衬底薄膜的对比,发现衬底孔径越大,薄膜透气性越好,传感器的湿度响应越快。实验结果表明,在黑磷烯薄膜厚度明显增大的情况下,聚四氟乙烯薄膜上的柔性湿度传感器仍能保持很快的响应速度,其响应时间为2秒,恢复时间为1.7秒。同时,聚四氟乙烯的疏水特性使薄膜不会在传感器工作的过程中吸收水分子,避免了衬底内水分子对传感器的灵敏度、回滞和响应速度造成影响,使传感器保持较高的性能。实验结果表明,基于黑磷烯的柔性湿度传感器具有极高的灵敏性,很快的响应速度以及良好的温度特性,可以满足各种特殊场景的应用需求。此外,提出了柔性湿度传感器的等效电路模型,分析了传感器的工作原理,分析了柔性电极的材料与表面形貌对传感器性能的影响。本文基于黑磷烯材料,提出了基于不同应用需求的刚性和柔性湿度传感器,在保证传感器可以稳定工作的前提下,实现了高灵敏度与快速响应的功能。同时,本文探索了黑磷烯传感器的湿度敏感特性与敏感机制,为黑磷烯材料的应用和新型湿度传感器的设计提供了有益的经验.