随着生活水平提高，对现代农业发展提出了保障作物产量与品质稳定提升的双重要求。同时，国家出台智慧农业相关扶持政策，大力鼓励新型柔性传感材料与智能感知器件的研发落地。高分子材料拥有柔性、易功能化的突出优势，制备的农业传感器件可为智慧农业的前端感知提供重要材料支撑，进而为作物产量提升与品质调控提供关键数据依据。

  近期，华中农业大学工学院刘培文教授、陈耀晖副教授和姚丁丁副教授联合团队聚焦高分子基底柔性传感器在智慧农业领域的研究进展发表相关综述。通过对柔性传感器材料基底、制备工艺、界面改性三大核心基础体系的系统梳理，回应全球粮食紧缺与气候变化下现代农业数字化监测需求。

  2026年8月3日，该工作以“Polymer Substrates for Flexible Sensors: Advances and Contributions to Smart Agriculture”为题发表在《Advanced Functional Materials》上（Adv. Funct. Mater., 0:e77444），为高性能、可持续农用柔性传感器研发提供全面技术参考，助力传统农业向数据驱动的精准可持续模式转型。华中农业大学工学院博士研究生李奕晖为文章第一作者，该研究获得了湖北省自然科学基金和湖北省重点研发项目等支持。

图1. 构建高分子基底的主要方法的比较

  传统刚性传感器贴合性差、环境耐受弱，难以适配土壤、作物等复杂不规则监测表面，而PDMS、PET、PU、PI等常规高分子材料以及PLA、纤维素等可生物降解高分子凭借可调控力学性能、大面积加工优势成为柔性传感核心载体。该研究首先分类对比各类高分子材料本征特性，随后归纳溶剂浇铸、喷涂、旋涂、刮涂、静电纺丝、3D打印等主流基底成型工艺，剖析各方法在均匀度、生产成本、规模化能力上的优劣。针对高分子基底表面能低、与导电层结合力弱的痛点，系统划分物理改性、化学改性、复合协同改性等界面工程方法，为传感器长效田间使用提供材料调控思路。同时通过文献数据调研，发现2018—2024年农业方向柔性高分子传感器发文量持续攀升，证明该方向已是农业传感热门研究赛道。

图2. 基于高分子基底的柔性传感器在智能农业的主要应用领域

  此外，综述完整覆盖土壤环境、作物生理、畜禽养殖、水产与采后保鲜四大农业应用场景，并解析机器学习赋能柔性传感、实现农业智能研判的独特优势，同时剖析领域现存瓶颈与未来发展路径。高分子农业柔性传感器可原位实时监测温湿度、pH、重金属与农药残留；同时，贴合叶片、果实，连续捕捉叶绿素、蒸腾湿度、胁迫挥发性有机物等，实现病虫害、干旱早期预警；针对农业养殖动物，实现无创监测呼吸、心率、尿液等指标，降低养殖应激；针对水产与采后保鲜，柔性高分子传感器件可以贴合水生生物，追踪活动，通过对采后乙烯等挥发性气体检测可无损判定果蔬、水产品新鲜度。机器学习算法则可以过滤田间复杂噪声、多参数融合建模，实现农药定量识别、果实自动分级等功能。

图3. 农业柔性传感器的挑战及应对策略

  该文章在指出高分子柔性传感材料轻薄共形、分布式低成本优势的同时，也指出其三大核心制约问题：田间紫外线、微生物、化肥药剂等易造成高分子材料老化失效；大面积制备均匀度难把控，界面长期循环易失效；量产成本高、缺少统一行业标准，自供电、无线传输配套体系不完善。面向未来，该综述提出核心攻关方向：开发耐候自修复生物复合高分子材料；搭建模块化标准化传感架构，降低落地成本；融合摩擦/光伏自供能与低功耗物联网系统；建立材料性能、田间实测统一评价体系；打通材料、制造、智能算法一体化研发链条。

  原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.77444

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