柔性电导率芯片设计与营养液监测试验研究

摘要

设计并制备了一种基于喷墨打印的纳米银/单壁碳纳米管柔性电导率传感芯片。通过交流阻抗法对传感芯片进行建模标定,系统测试了该传感芯片的响应时间、稳定性、重复性、弯折及封装影响等性能,并与商用EC电极进行了性能对比,验证了该柔性芯片在无土栽培生菜营养液EC在线监测中的可行性。试验结果表明,叉指柔性EC芯片的电导率测定范围为25.8~3098μS/cm,标准电导率溶液的测定相对误差小于8.02%,芯片响应时间为10 s,12 h测定数据漂移小于3.91μS/(cm·h),稳定性和重复性与商用EC电极相当,0°~90°范围内弯折、PDMS封装对其性能无影响。水培生菜EC监测中,柔性EC传感芯片可准确获取营养液EC波动,检测结果与商用EC电极的最大绝对误差小于46μS/cm,最大相对误差小于3.2%,两种传感器测量结果均方根误差为28.29μS/cm。自制柔性电导率传感芯片与商用EC电极的性能相近,具有微小且可弯折等独特农业应用优势。