中国农业大学:研发基于石墨烯的传感贴片,用于无损检测鱼类新鲜度

快速无损检测鱼类新鲜度对于确保食品安全和营养至关重要。研究展示了一种保形温度/阻抗传感贴片,用于鱼类储存过程中的温度监测和新鲜度分辨。


在模拟和实验验证的基础上,对柔性激光诱导石墨烯电极的优化进行了研究,获得了5‰的尺寸精度和较高的阻抗重现性。创新性地引入了激光辅助热还原技术,在柔性基底表面直接形成基于氧化石墨烯的还原型温敏层。其综合性能优于大多数已报道的基于石墨烯材料的温敏器件。在应用演示中,将制作好的柔性双参数传感贴片贴在冷藏鱼的表面。在连续120分钟的监测过程中,该贴片能够准确地感知低温,并且不会受到高湿度的干扰。同时,将收集到的阻抗数据导入支持向量机模型,获得了93.07%的新鲜度分类准确率。这种集成了无串扰双重功能的保形贴片成本不到1美元,并且支持自由定制,为食品质量的快速无损检测或监测提供了一种可行的方法。

小结

总之,我们构建了一个基于石墨烯材料的CSP,并提出了一种可定制的肉类新鲜度检测方法。在这项工作中,LIG被用作温度传感单元的电极层以及阻抗传感单元,具有无掩模和高精度制造的优点。基于仿真和实验验证对LIG进行了优化,获得了5‰的几何精度和高阻抗重复性。激光辅助热还原方法也被开发用于制造基于rGO的高性能温度传感单元。激光预处理有效缓解了强烈热膨胀引起的应力集中,进而有利于rGO温敏层在PI薄膜表面的直接成型。所制备的LTrGO温度传感器具有良好的集成传感能力,灵敏度为0.526%°C–1,响应/恢复时间为13/6.5秒,湿度稳定。


具有集成双参数传感功能的贴片与鱼体表面可靠共形。与商用热电偶的数据对比证明了其低温精度监测能力,从而提供了对肉类储存环境的实时监测和预警。同时,收集的生物阻抗数据可以间接反映肉的新鲜度状况,并将其分为新鲜、不新鲜和变质的类别。SVM非线性分类模型实现了93.07%的高精度。贴片的制备成本低于每件 1 美元,并且对于应用(例如,保质期的回归预测)具有高度可扩展性。未来,它可以与柔性电路进一步集成并扩展,以检测运输过程中肉类、水果和蔬菜的质量。

来源:传感器专家网

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