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中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué):研發(fā)基于石墨烯的傳感貼片,用于無損檢測(cè)魚類新鮮度

更新時(shí)間:2025-03-12   點(diǎn)擊次數(shù):129次

快速無損檢測(cè)魚類新鮮度對(duì)于確保食品安全和營(yíng)養(yǎng)至關(guān)重要。研究展示了一種保形溫度/阻抗傳感貼片,用于魚類儲(chǔ)存過程中的溫度監(jiān)測(cè)和新鮮度分辨。


在模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的基礎(chǔ)上,對(duì)柔性激光誘導(dǎo)石墨烯電極的優(yōu)化進(jìn)行了研究,獲得了5‰的尺寸精度和較高的阻抗重現(xiàn)性。創(chuàng)新性地引入了激光輔助熱還原技術(shù),在柔性基底表面直接形成基于氧化石墨烯的還原型溫敏層。其綜合性能優(yōu)于大多數(shù)已報(bào)道的基于石墨烯材料的溫敏器件。在應(yīng)用演示中,將制作好的柔性雙參數(shù)傳感貼片貼在冷藏魚的表面。在連續(xù)120分鐘的監(jiān)測(cè)過程中,該貼片能夠準(zhǔn)確地感知低溫,并且不會(huì)受到高濕度的干擾。同時(shí),將收集到的阻抗數(shù)據(jù)導(dǎo)入支持向量機(jī)模型,獲得了93.07%的新鮮度分類準(zhǔn)確率。這種集成了無串?dāng)_雙重功能的保形貼片成本不到1美元,并且支持自由定制,為食品質(zhì)量的快速無損檢測(cè)或監(jiān)測(cè)提供了一種可行的方法。

小結(jié)

總之,我們構(gòu)建了一個(gè)基于石墨烯材料的CSP,并提出了一種可定制的肉類新鮮度檢測(cè)方法。在這項(xiàng)工作中,LIG被用作溫度傳感單元的電極層以及阻抗傳感單元,具有無掩模和高精度制造的優(yōu)點(diǎn)。基于仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證對(duì)LIG進(jìn)行了優(yōu)化,獲得了5‰的幾何精度和高阻抗重復(fù)性。激光輔助熱還原方法也被開發(fā)用于制造基于rGO的高性能溫度傳感單元。激光預(yù)處理有效緩解了強(qiáng)烈熱膨脹引起的應(yīng)力集中,進(jìn)而有利于rGO溫敏層在PI薄膜表面的直接成型。所制備的LTrGO溫度傳感器具有良好的集成傳感能力,靈敏度為0.526%°C–1,響應(yīng)/恢復(fù)時(shí)間為13/6.5秒,濕度穩(wěn)定。


具有集成雙參數(shù)傳感功能的貼片與魚體表面可靠共形。與商用熱電偶的數(shù)據(jù)對(duì)比證明了其低溫精度監(jiān)測(cè)能力,從而提供了對(duì)肉類儲(chǔ)存環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警。同時(shí),收集的生物阻抗數(shù)據(jù)可以間接反映肉的新鮮度狀況,并將其分為新鮮、不新鮮和變質(zhì)的類別。SVM非線性分類模型實(shí)現(xiàn)了93.07%的高精度。貼片的制備成本低于每件 1 美元,并且對(duì)于應(yīng)用(例如,保質(zhì)期的回歸預(yù)測(cè))具有高度可擴(kuò)展性。未來,它可以與柔性電路進(jìn)一步集成并擴(kuò)展,以檢測(cè)運(yùn)輸過程中肉類、水果和蔬菜的質(zhì)量。

來源:傳感器專家網(wǎng)

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