①课题来源与背景：项目来源是广东省科技厅科技计划。 目前，食品安全受到了越来越多关注。变质腐败的食品，日益成为威胁人们身体健康的社会问题。通过传感器检测食品中是否含有各种代谢分解产物及其含量，监测食品是否腐败变质，可以提高食品安全使用率，进一步保障人们的身体健康。 现有食品检测技术中可实现全范围检测的只有色谱、光谱等谱线分析法。但是此类方法具有以下缺点，被测样品需要复杂的预处理故而分析过程耗时长，同类型食品谱线重叠严重无法准确区分，测试所需样品剂量大不适合食品制剂检测，从而严重影响了食品种类识别、含量与质量检测。因此，急需研究并引入新的测试技术和系统，实现各类食品准确和快速的检测，从而实现食品品控，保障食品的安全性及可靠性。 半导体DNA生物传感器不仅可以得到电学参量输出，而且具有响应速度快、检测精度高的优点，很有希望扩展到食品检测领域。 肉制品在腐败过程中，会分解成尸胺、腐胺以及其他各种生物二元胺。通过检测食品中这些二元胺的含量，就可以实现对食品腐败状况的监测。本成果提出的石墨烯生物传感器具有非常高的灵敏度，有望使用在生物传感器领域，实现肉制品腐败过程中的微量分子探测。

     ②研究目的与意义； MIT开发出了一种廉价、可携带的传感器，能够检测出肉制品腐败时发出的氨和生物胺。发现碳纳米材料如碳纳米管和石墨烯具有高迁移率和高的比表面积，特别适合于氨和生物胺检测，可用于肉制品腐败时监测，且可在冷藏柜中低温度下工作。目前未经修饰的碳纳米材料可以在室温下实现较高浓度生物胺的检测，但是要满足低温下检测超低浓度生物胺，还需要对碳纳米材料进行表面修饰，构成复合敏感膜提高其对生物胺的结合能力。项目提出研究钴官能团修饰的碳纳米复合敏感膜，提高对氨和生物胺的选择性结合能力，实现室温下超低浓度氨和生物胺的检测，达到肉制品腐败度便捷和实时测试的目的。

    ③主要论点与论据； 人体呼出气体检测、生物医学检测、食品安全检测的应用需求，对气体传感器提出了挑战性的指标和要求，包括更低的检测下限、更高的灵敏度和信噪比等。然而现有的研究成果还难以满足上述应用中的指标要求。石墨烯独特的二维结构有利于分子吸附，其高迁移率可以显著表达出分子吸附带来的电荷转移和吸附能变化，而成为潜在的气体敏感材料。在石墨烯表面修饰官能团获得石墨烯复合结构，可以提高其选择性、灵敏度等性能。本成果以扩展室温下的检测下限和提高灵敏度、信噪比为目标，围绕着石墨烯复合敏感材料的结构设计、工艺优化来开展研究，通过建立理论模型，探索石墨烯复合敏感材料的气敏响应机理；通过实验研究新的材料工艺和器件工艺，来探究其对特定分子如氨气和生物胺的敏感特性。

    ④创见与创新； 1）设计并实现了一种基于剑麻状碱式碳酸钴（CCHH）和rGO的新型复合敏感材料（CCHH-rGO）及电阻型气体传感器。剑麻状的CCHH具有更大的比表面积可作为气体吸附层，rGO为导电材料。采用一步水热法同时实现CCHH的制备与rGO的还原获取，得到了分散均匀的CCHH-rGO的复合敏感材料。该工艺简单易于实现大规模生产，并已获得了专利授权。研究发现，当rGO质量分数为0.4 wt%时，氨气传感器的灵敏度最高可以达到3.857%/ ppm，极限检测下限为5 ppb，大幅度超过临床呼出气检测所需的50 ppb的指标要求。 2）研究并设计了一款CCHH-rGO复合结构的FET型微流道生物传感器（CCHH-rGO/Gr FET），可检测肉制品腐败过程中生物胺尸胺分子的浓度。测试结果表明，CCHH-rGO/Gr FET对尸胺分子具有良好的敏感特性，且其响应度与尸胺浓度的对数呈现高度线性关系。灵敏度为5.887%/dec，表明传感器可以实现对尸胺浓度的定量检测。通过调节栅控电压，研究了栅压变化对传感器的尸胺敏感特性的影响规律，进一步提升了传感器对尸胺的敏感性能，当栅电压为-5V时，生物传感器的灵敏度最大17.4%/dec。传感器对2.5 μM尸胺的响应幅度达到了23%，满足了肉制品安全检测的阈值浓度5 μM的指标要求。

    ⑤社会经济效益，存在的问题； 肉制品腐败监测是发现和改善肉制品安全问题的重要保证，根据我国[肉制品安全卫生标准]，检验肉制品腐败度的标志物是挥发性盐基氮。主要构成是氨和生物胺等有毒物质。目前采用色谱法和光谱法等手段进行测试，测试样品制备工艺复杂、测试费用高、难以实现快速检验且技术不成熟。迫切需要研究新型挥发性盐基氮敏感材料，用以制造实时测量、成本低廉、方便携带的传感器，帮助消费者鉴别肉制品安全性，项目研究具有实用意义和社会价值。

    ⑥历年获奖情况； 无 ⑦成果简介要向社会公开，请不要填写商业秘密内容。 该成果可以向社会公开推荐。