Луо Дунцзе — бакалавр, Инженерный колледж100083, ПекинТел.: +86–1305–120–91–54
Dongjie Luo, BachelorBeijing, 100083Tel.: +86–1305–120–91–54
Никитина Марина Александровна — доктор технических наук, доцент, ведущий научный сотрудник, руководитель направления Центраэкономико-аналитических исследований и информационных технологий109316, Москва, Талалихина, 26Тел.: +7–495–676–95–11 (297)
Marina A. Nikitina, Doctor of Technical Sciences, Docent, Leading Scientific Worker, the Head of the Direction of Information Technologies of the Center of Economic and Analytical Research and Information Technologies, V. M. Gorbatov Federal Research Center for Food Systems26, Talalikhina str., 109316, MoscowTel: +7–495–676–95–11 extension 297
Сяо Синьцин — доктор технических наук, научный сотрудник, Пекинская лаборатория качества и безопасности пищевых продуктов, Инженерный колледж, Китайский сельскохозяйственный университет100083, ПекинТел.: +86–158–0122–7781
Xinqing Xiao, Doctor of Engineering, Associate Professor, Beijing Laboratory of Food Quality and SafetyBeijing, 100083Tel.: +86–158–0122–7781
Monitoring and maintaining food quality, safety, and authenticity are the most important concerns in the food industry. The cutting-edge flexible sensors for food monitoring precisely satisfy the needs of acquiring information on multiple parameters in a small space, they provide for the more reasonable layout, get data on the mechanical deformations, and can be conformably attached to arbitrarily curved surfaces. The flexible sensing materials with a large area of specific surface, that ensure high mobility and density of the media, feature dense active sites, outstanding adjustability and high processing capacities, such as two-dimensional carbon nanomaterials, conductive polymers, and nano-hybrid materials; those materials have further improved the sensitivity, stability and selectivity of the flexible sensors’ perception. This article attempts to critically review the present state-of-arts developments in relation to the materials, manufacturing techniques and sensing mechanisms of the devices, as well as the applications of the electrically-transduced flexible sensors. Moreover, this article elaborates on the transduction mechanisms of the several typical transducers, with a focus on the physics behind, including the modulation of the doping level, Schottky barrier, and interfacial layer that typically cause changes in conductivity, functionality and permittivity. We also highlight the benefits and the technical challenges along with the appropriate solutions provided by the presented flexible sensors, and we also consider the potential strategies that allow overcoming limitations in power consumption, quantitatively assess the trade-offs in maintaining the quality and marketability, to optimize wireless communication and explore new sensing patterns.
Мониторинг и поддержание качества пищевых продуктов, их безопасность и аутентичность являются наиболее важными проблемами в производстве продуктов питания. Новейшие гибкие сенсоры для мониторинга качества пищевых продуктов идеально удовлетворяют потребность получения информации по многочисленным параметрам, при этом занимая очень малое пространство и обеспечивая возможность наиболее разумного размещения в производственном процессе. Эти сенсоры предоставляют данные о механических деформациях, и могут удобно размещаться на произвольно вогнутых поверхностях. Гибкие чувствительные материалы с большой площадью удельной поверхности, обеспечивающие высокую подвижность и портативность чувствительных элементов, характеризуются высокой плотностью действующих ячеек, превосходной настраиваемостью и отличными технологическими возможностями. В частности, двумерные углеродные наноматериалы, проводящие полимеры, и наномерные гибридные материалы еще больше повысили чувствительность гибких сенсоров, обеспечили стабильность считывания и селективность срабатывания. В данной статье авторы попытались дать критический обзор новейших разработок в сфере применяемых материалов, производственных технологий, разобрать принципы действия сенсорных механизмов этих устройств, а также дать обзор способам применения гибких сенсоров с электрическими преобразователями. Кроме того, в этой статье подробно рассматриваются механизмы преобразования, обусловливающие действие некоторых типовых преобразователей, с упором на физику, лежащую в основе таковых явлений, включая модуляцию уровня легирования материалов, барьера Шоттки и межфазного слоя, которые обычно вызывают изменения проводимости, диэлектрической проницаемости и функциональности. Мы также подчеркиваем преимущества и технические проблемы, перечисляем соответствующие решения, обеспечиваемые гибкими сенсорами, а также рассматриваем потенциальные стратегии, позволяющие преодолеть ограничения в энергопотреблении, количественно оценить компромиссы в поддержании качества и конкурентоспособности продукта, оптимизировать беспроводную связь и исследовать новые модели считывания данных путем их сенсорного обнаружения.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.