近日，我院张诚副教授在传感器领域著名期刊《Biosensors and Bioelectronics》（IF=12.60）上发表题为“Origami-inspired Highly Stretchable and Breathable 3D Wearable Sensors for In-situ and Online Monitoring of Plant Growth and Microclimate”的研究论文，报道了其在穿戴式植物传感器领域取得的新进展。
新兴的穿戴式植物传感器具有原位实时监测植物性状与微环境信息的能力。然而，目前穿戴式植物传感器主要采用二维平面结构，导致其延展性与透气性不佳，可能会干扰植物的生长发育。针对此问题，本研究受折纸艺术启发，研制了一套三维穿戴式植物传感器，用于监测叶片伸长量与微环境（图1）。
与二维平面传感器不同，三维折纸结构传感器在理论上具有无限高的延展性与透气性，其延展性与透气性源自于其结构而非材料。通过调整结构参数并考虑其他因素的优化设计后，将延展性与透气性分别调整至100%和111.55 mg·cm-2·h-1。在与采集电路及手机APP集成后，开发出一套智能传感系统，可用于实时监测叶片伸长量与微环境。在南瓜叶片上测试后发现，该系统能准确监测叶片伸长量与微环境，并且对植物叶片生长的阻碍微弱。通过进一步分析，揭示了微环境对植物生长的影响。这一研究将推动穿戴式植物传感器在植物表型组学、植物-环境互作及智慧农业等领域的应用。
图1 三维穿戴式传感器的示意图
张诚副教授为本文的第一作者兼通讯作者，2022级研究生孔菁菁为该工作的第二作者，其他作者包括本科生王子茹、涂程锦、李业成、宋宏波、赵雯斐、冯世超，研究生邬道胜；园艺学院管志勇教授、丁宝清教授及陈发棣教授指导了该项工作。
文章链接：
https://doi.org/10.1016/j.bios.2024.116379
