[发明专利]一种pH柔性传感器的制备方法及无源传感检测方法

说明书

本发明涉及一种pH柔性传感器的制备方法及无源传感检测方法，pH柔性传感器包括：PET柔性基底，ITO导电薄膜，Ag/AgCl修饰的参比电极，水凝胶涂层，ITO工作电极和紫外光固化粘合剂；ITO工作电极与Ag/AgCl修饰的参比电极平行孤立排列在PET柔性基底上，组成电极对；水凝胶涂层设置在电极对感应区上，紫外光固化粘合剂设置在电极对导电区上。本发明使用的材料获取方便，价格低廉。制备方法简单，均在室温下进行，避免了复杂的生物修饰过程，易于保存，性能稳定。传感器体积小且柔性透明，结合无源信息采集模块，实现了在冷链过程复杂的环境中，对冷链冰鲜食品的实时品质监测。实现了对冷链冰鲜食品的非接触无损检测。

技术领域

本发明涉及一种pH柔性传感器的制备工艺及无源传感检测方法，在食品安全检测领域有广泛的应用前景。

背景技术

已有众多研究表明，冷链冰鲜食品在冷藏过程中会受到细菌等微生物的侵染而分解蛋白质或氨基酸等，从而产生氨以及胺类等碱类含氮有机物物质，如三甲胺(TMA)、二甲胺(DMA)等。这些物质具有易挥发特性，统称为挥发性有机物，用挥发性盐基氮(TVB-N)含量来表征，其含量越高，表明腐败变质越严重，是反映冷链冰鲜品质的关键性指标，也是实现冷链冰鲜食品无损高精准品质动态检测的基础所在。

传统挥发性有机物的检测方法主要有顶空气相色谱检测法、气体传感阵列电子鼻法、颜色指示法等。顶空气相色谱检测法是目前测量挥发性有机物最可靠的方法之一，但该方法具有操作复杂性、高成本性以及误差难控性等特点，无法实现快速精准动态检测；气体传感阵列电子鼻法能够通过多种气体传感器组成阵列方式定量定性检测识别，但目前气体传感器依然以半导体金属氧化物及电化学为主，气体传感采集阵列硬件系统体积大而生硬，且需要额外电源或电池供电工作，存在传感体积大、检测成本高、工作能耗高、测量精度不足等问题，难以应用于冰鲜食品冷链实际动态检测；颜色指示法利用挥发性有机物对pH敏感指示卡(标签)、指示膜及指示剂引起的颜色变化的方式指示其浓度情况，具有无源、无损、低成本、简单可视化等特点，是目前研究的热点，但其存在颜色变化难以精准识别、浓度无法定量动态获取及部分指示器难以柔性部署等问题。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了低成本高精度的一种冷链pH柔性传感器件的制备工艺及无源传感检测方法，应用于冰鲜食品冷链实际动态检测，利用激光直写技术在以PET为基底的ITO薄膜上以12W的功率和140mm/s的速度进行激光划刻形成预设的电极图案。然后以37.5W的功率与20mm/s的速度进行激光划刻，将ITO电极与ITO薄膜外围分开。激光蚀刻了PET基底上的ITO薄膜，留下了工作电极与参比电极平行排列在PET柔性基底上并与电极外部ITO导电薄膜绝缘，电极结构包括氢离子感应区与导电区。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种pH柔性传感器，包括：PET柔性基底1，ITO导电薄膜2，Ag/AgCl修饰的参比电极3，水凝胶涂层4，ITO工作电极5和紫外光固化粘合剂6。ITO工作电极5与Ag/AgCl修饰的参比电极3平行孤立排列在PET柔性基底1上，组成电极对；水凝胶涂层4设置在电极对感应区上，紫外光固化粘合剂6设置在电极对导电区上。

水凝胶的成分包括改性羧甲基纤维素聚合物、丙二醇和水。

紫外光固化粘合剂包括：以丙烯酸丁酯为活性稀释剂，以二苯甲酮为光引发剂，以聚氨酯丙烯酸酯为预聚物。

所述柔性基底的厚度为0.075mm-0.175mm，具体的，可以是0.125mm。所述ITO导电薄膜的厚度为185nm、65nm或23nm，对应透过率分别为80％、83％或86％，对应每平方厘米的电阻分别为为6欧姆、30欧姆或70欧姆。所述pH柔性传感器的尺寸为20*20mm。

一种pH柔性传感器的制备方法，包括以下步骤：

(1)利用激光直写技术在ITO导电薄膜上进行激光划刻，以形成预设的一对与外部ITO薄膜绝缘的ITO电极对。