基于丝网印刷、喷墨打印、电化学、光电化学和半导体等技术，利用石墨烯和微纳米金属氧化物敏感颗粒的修饰改进来配制可打印（喷涂或丝网印刷）墨水，并结合电沉积和电场操控技术，研制出基于石墨烯复合微纳米材料的新型传感器，将其与RFID（射频电子标签）天线融合制备到一个工作衬底上，探索农作物生长或农产品储运过程的温度、湿度、光照和果蔬腐败变质状态等多种环境参数监测或质量安全等参数采集的无线自驱动和集成化设计，为食品溯源、质量监测和农产品生长环境监控领域提供低成本、便于部署和易于信息采集传输的新型微纳传感器阵列。为了满足农业生产、环境监测、食品安全等领域现场检测需求，特别是考虑到我省现代智慧农业与石墨烯产业链的巨大潜力，团队提出“石墨烯基电化学传感器无线驱动系统的设计及其应用研究”攻关课题，为我省丰富的优质绿色农产品资源打造低成本、高性能食品质量安全溯源传感器，其经济和社会价值巨大。通过以构建基于物联网与新能源技术的现代农业温室为起点，以其周边区域信息化农田建设为辐射，以构建高效、洁净、高品质、高收益和具有良好生态为最终目标，打造有机肥料→新能源供给→智慧生产→生态农产品的闭环现代信息农业，将为我省科学技术进步、农业品质提升和产业结构升级等起到良好助推，可以预计，积极开发物联网、新能源和新型信息传感器等新技术，应用于现代智慧农业，将具有极经济和社会价值。在农产品物联网溯源与电子商务一体化平台、农业多维度智能传感器研发、基本农田土壤和环境信息监测大数据处理平台研究方向上提供新型低成本、高性能、柔性可印刷食品质量安全溯源农产品专用传感器；为构建齐齐哈尔区域绿色和有机农产品生产标准、溯源规范、智慧农业IDC中心和电子商务平台提供传感器保障，满足区域智慧农业和现代电子商务对农产品质量安全溯源用低成本传感器需求。基于微电子和电化学加工与测试技术，研制了电化学脉冲刻蚀硅微加工设备，制备了可图形化硅纳米线(SiNWs, silicon nanowires)阵列和高深宽比的硅微通道(MCP, microchannel plate)阵列，开展钯-镍/硅微纳结构葡萄糖电化学传感器的研究，以硅基材料为基础，结合传统IC工艺技术及微电子机械加工技术，探索硅基微纳结构燃料电池型葡萄糖感器的工作机制和工艺过程。由于硅基材料与传统IC工艺兼容性好，SiNWs、Si-MCP具有微小流道、巨大比表面积和具有可集成属性等独特优点，在制备高效一体化燃料电池型葡萄糖催化电极方面潜力巨大。同时，课题组进一步研究了图形化硅纳米线制备、硅微通道制备、一体化无酶葡萄糖催化氧化电极制备、燃料电池型葡萄糖传感器工作机理分析和样品封装测试等，并进一步把石墨烯与金属纳米粒子复合电极引入到微纳电化学传感器研制，取得了一系列成果，这些研究工作会极大地促进相关领域教学和科研实践的结合，其学术价值和社会效益巨大，应用前景广阔。

齐齐哈尔大学

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