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圖1. 磁性多孔水凝膠組裝在手套傳感器上應(yīng)用于智能評(píng)估農(nóng)產(chǎn)品的示意圖

  開(kāi)發(fā)可穿戴傳感器用于測(cè)定農(nóng)業(yè)物（固體樣品）中化學(xué)污染物，有利于構(gòu)建智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系，也存在技術(shù)上的挑戰(zhàn)。上海師范大學(xué)楊海峰教授、湯婉鑫博士課題組創(chuàng)制了一種新型磁性碳管／聚合水凝膠多孔網(wǎng)絡(luò)材料，可作為柔性電化學(xué)傳感界面上的電化學(xué)池。利用內(nèi)置小磁鐵將磁性水凝膠電解池安裝在柔性手套電極表面，克服了軟硬界面難牢固組裝的困難。該磁性導(dǎo)電水凝膠增強(qiáng)了可穿戴手套傳感器的電化學(xué)性能，可應(yīng)用于水稻、茶葉和土壤等固體樣品中鎘離子（Cd²⁺）的指尖直接檢測(cè)（見(jiàn)圖1所示）。

圖2. 海綿狀MMFPA的滲透性和機(jī)械性能表征

 圖4.柔性可穿戴手套傳感器的組裝及其傳感性能評(píng)價(jià)

  為了實(shí)現(xiàn)柔性傳感手套電極在智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的田間檢測(cè)應(yīng)用，簡(jiǎn)單的現(xiàn)場(chǎng)固體樣品處理是很好的技術(shù)策略。本工作還制備瓊脂糖水凝膠，利用其耐酸性，浸泡吸收硝酸溶液后固定在拇指上，并采用Swipe sampling處理固體樣品后，可指尖傳感，直接實(shí)現(xiàn)樣品中鎘離子的電化學(xué)檢測(cè)，響應(yīng)低至0.112 mg/kg，信號(hào)采集速度快(< 5分鐘)。值得一提的是，利用不同的氧化還原電位窗口，可進(jìn)行農(nóng)作物中多種重金屬離子污染的同時(shí)分析。 

  上述研究成果以“Magnetically-oriented Porous Hydrogel Advances Wearable Electrochemical Solidoid Sensing Heavy Metallic Ions”為題，發(fā)表于Chemical Engineering Journal。上海師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院楊海峰教授為論文通訊作者，湯婉鑫博士為論文第一作者。本研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金的資助（21475088）。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.139902