图1. 磁性多孔水凝胶组装在手套传感器上应用于智能评估农产品的示意图

  开发可穿戴传感器用于测定农业物（固体样品）中化学污染物，有利于构建智慧农业生产体系，也存在技术上的挑战。上海师范大学杨海峰教授、汤婉鑫博士课题组创制了一种新型磁性碳管／聚合水凝胶多孔网络材料，可作为柔性电化学传感界面上的电化学池。利用内置小磁铁将磁性水凝胶电解池安装在柔性手套电极表面，克服了软硬界面难牢固组装的困难。该磁性导电水凝胶增强了可穿戴手套传感器的电化学性能，可应用于水稻、茶叶和土壤等固体样品中镉离子（Cd²⁺）的指尖直接检测（见图1所示）。

图2. 海绵状MMFPA的渗透性和机械性能表征

 图4.柔性可穿戴手套传感器的组装及其传感性能评价

  为了实现柔性传感手套电极在智慧农业生产中的田间检测应用，简单的现场固体样品处理是很好的技术策略。本工作还制备琼脂糖水凝胶，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处理固体样品后，可指尖传感，直接实现样品中镉离子的电化学检测，响应低至0.112 mg/kg，信号采集速度快(< 5分钟)。值得一提的是，利用不同的氧化还原电位窗口，可进行农作物中多种重金属离子污染的同时分析。 

  上述研究成果以“Magnetically-oriented Porous Hydrogel Advances Wearable Electrochemical Solidoid Sensing Heavy Metallic Ions”为题，发表于Chemical Engineering Journal。上海师范大学化学与材料科学学院杨海峰教授为论文通讯作者，汤婉鑫博士为论文第一作者。本研究得到国家自然科学基金的资助（21475088）。

  原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.139902