银纳米线-氧化钨杂化材料：用于食品新鲜度监测的快速动力学胺传感器

为解决食品腐败导致的食品安全问题，研究人员开发了基于银纳米线(AgNWs)与氧化钨(WO3)杂化材料的快速动力学气体传感器。该Ag/WO3传感器对三乙胺(C6H15N)的灵敏度提升3倍，响应时间缩短3倍，并结合人工神经网络(ANN)实现98%的食品腐败预测准确率，为实时食品安全监测提供了高效解决方案。

　　

研究背景与意义
猪肉、虾和牛奶作为日常饮食的重要组成部分，富含蛋白质、维生素和矿物质，却极易在储存运输过程中腐败变质。传统检测方法如感官评估主观性强，微生物计数耗时长达数天，色谱分析成本高昂，均难以满足实时监测需求。尤其当这些食品腐败时，会释放三乙胺(C₆H₁₅N)等挥发性有机化合物(VOCs)，直接威胁消费者健康。如何开发快速、灵敏且便携的检测技术，成为食品安全领域的重大挑战。

研究机构与方法
青岛大学的研究团队在《Sensors and Actuators B: Chemical》发表研究，通过水热法和超声处理构建银纳米线(AgNWs)与分级结构氧化钨(WO₃)的杂化材料(Ag/WO₃)。关键技术包括：1) 水热合成AgNWs和WO₃微球；2) 超声组装形成异质结构；3) 基于人工神经网络(ANN)建立食品腐败预测模型。

研究结果
材料制备
SEM显示WO₃微球由交织纳米片组成三维结构，AgNWs直径约60 nm，二者复合后形成高比表面积活性位点。XRD证实复合材料成功保留WO₃单斜晶相和Ag面心立方结构。

传感性能
在200°C工作温度下，7.6-Ag/WO₃传感器对14-100 ppm三乙胺的响应值达纯WO₃的3倍，响应/恢复时间分别缩短至23 s/89 s。机理研究表明，AgNWs的电子敏化效应和溢出效应协同降低了气敏活化能。

实际应用
该传感器成功监测虾、猪肉和牛奶腐败过程中的胺类释放，结合ANN模型实现98%的腐败天数预测准确率，且具备30天长期稳定性。

结论与展望
该研究通过AgNWs/WO₃电荷转移杂化设计，突破传统金属氧化物半导体(SMOs)传感器响应慢、灵敏度低的局限。其创新性体现在：1) 超声法构建分级结构增强气体吸附；2) 贵金属修饰提升电子转移效率；3) ANN算法实现智能化监测。这项技术为食品安全实时监控提供了可穿戴设备开发基础，也为设计高性能气体传感器提供了新思路。