综述：新兴液态金属基传感器在食品质量监测中的应用

本综述系统阐述了液态金属（LM）传感器在食品质量控制中的前沿进展。文章重点分析了LM的低熔点、高导电性、流体特性及生物相容性（biocompatibility）等优势，强调其在温度、气体、离子及分子检测中的高灵敏度与多重信号捕获能力，为食品工业智能化监测提供了创新方向。

　　

Abstract

传感器技术在食品质量控制中通过实时监测关键指标发挥着核心作用。随着食品工业的不断发展，传感器需适应食品加工与生产环境的多样化需求。在众多被探索的传感器中，液态金属（LM）因其低熔点、高导电性、流动性、延展性和生物相容性而展现出巨大潜力，这些特性使其对微小物理和化学变化具有高灵敏度。本综述首先总结了LM的基本性质，并探讨了氧化膜对其制备和传感应用的影响；随后分别阐述了多种LM传感技术的原理、表面修饰方法以及传感器制造的最新进展（包括集成化与微型化）；进一步全面概括了LM传感技术在温度、气体、离子及分子监测中的应用。值得注意的是，基于LM的传感器相较于其他传感器具有制造简便、检测范围广、灵敏度高、信号模式多样及稳定性强等优势。这一新兴传感技术具有同步监测多类信号因子的巨大潜力，可显著提升食品质量控制的精确性与效率。文末还探讨了LM传感器在食品领域面临的挑战与未来发展趋势。

液态金属的基本特性与氧化膜作用

液态金属（LM）是一类在室温或接近室温下呈液态的金属材料，其低熔点、高电导率、良好的流体特性及生物相容性（biocompatibility）为传感器设计提供了独特优势。氧化膜的形成对LM的加工与功能实现具有双重影响：一方面可增强其结构稳定性，另一方面也可能影响电化学响应性能。

传感技术原理与制造工艺

LM传感技术基于其电学、力学及表面化学性质的变化实现信号转换。表面修饰（如聚合物涂层、纳米材料复合）可进一步调控其灵敏度与选择性。近年来，制造工艺朝着集成化、柔性化与微型化方向发展，例如通过微流控技术制备高精度LM电路，或利用印刷技术实现大面积传感器阵列的快速构建。

在食品质量监测中的应用

LM传感器在食品温度监测中表现出快速响应和宽量程特性；在气体检测中（如O₂、CO₂、挥发性有机物）可实现高灵敏度识别；在离子（如pH、重金属离子）与分子（如葡萄糖、抗生素残留）检测中则通过电化学机制实现定量分析。其多重信号输出模式（电阻、电容、光学信号等）为多参数同步监测提供了可能。

优势与挑战

LM传感器具有制造工艺简单、成本较低、检测范围宽、稳定性高等优势，尤其适用于复杂食品基质中的实时监测。然而，其在实际应用中仍面临长期稳定性、规模化生产的标准化以及生物安全性验证等挑战。未来研究可聚焦于材料改性、多模态传感融合及与人工智能技术的结合，以推动LM传感器在食品工业中的规模化应用。