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圖1. 磁性多孔水凝膠組裝在手套傳感器上應用于智能評估農產品的示意圖

  開發可穿戴傳感器用于測定農業物（固體樣品）中化學污染物，有利于構建智慧農業生產體系，也存在技術上的挑戰。上海師范大學楊海峰教授、湯婉鑫博士課題組創制了一種新型磁性碳管／聚合水凝膠多孔網絡材料，可作為柔性電化學傳感界面上的電化學池。利用內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。該磁性導電水凝膠增強了可穿戴手套傳感器的電化學性能，可應用于水稻、茶葉和土壤等固體樣品中鎘離子（Cd²⁺）的指尖直接檢測（見圖1所示）。

圖2. 海綿狀MMFPA的滲透性和機械性能表征

 圖4.柔性可穿戴手套傳感器的組裝及其傳感性能評價

  為了實現柔性傳感手套電極在智慧農業生產中的田間檢測應用，簡單的現場固體樣品處理是很好的技術策略。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，直接實現樣品中鎘離子的電化學檢測，響應低至0.112 mg/kg，信號采集速度快(< 5分鐘)。值得一提的是，利用不同的氧化還原電位窗口，可進行農作物中多種重金屬離子污染的同時分析。 

  上述研究成果以“Magnetically-oriented Porous Hydrogel Advances Wearable Electrochemical Solidoid Sensing Heavy Metallic Ions”為題，發表于Chemical Engineering Journal。上海師范大學化學與材料科學學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。本研究得到國家自然科學基金的資助（21475088）。

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