近期，中国科学院合肥物质院固体物理研究所环境材料与污染控制研究部黄行九研究员团队受邀在国际期刊ACS Sensors可穿戴传感器件专题中撰写研究论文。团队结合固体接触材料设计、微流控层封装和信号处理显示等模块，研发了基于全固态离子选择性电极的集成发带，实现了对汗液中Cl^-的实时监测。相关结果以“Integrated Headband for Monitoring Chloride Anions in Sweat Using Developed Flexible Patches”为题，作为Supplementary Cover文章发表在ACS Sensors (ACS Sens.,2025,10,5,3441-3449 )。

    汗液作为人体健康信息的重要载体，其中的Cl^-浓度动态变化与脱水状态评估、囊性纤维化等疾病诊断密切相关。现有的可穿戴传感器虽已实现多指标监测，但在Cl^-检测领域仍面临两大技术壁垒：一是传统全固态离子选择电极（ISE）因界面电荷阻塞和水层渗透导致电位漂移严重；二是柔性器件在长期动态监测中存在结构损伤风险，直接影响检测可靠性。因此，突破界面稳定性与信号保真度的双重限制，成为实现精准汗液电解质分析的关键问题。

    研究团队创新性地开发了基于氮掺杂碳包覆的氧缺陷型三氧化二钒（V₂O_3-x@NC）固体接触材料的复合传感界面：通过表面活性剂诱导的氮掺杂碳封装技术，构建139°超疏水表面阻断水层形成；引入氧空位缺陷工程与多价钒中心（V^2+/3+/4+/5+），形成快速离子和电子传输双通道，实现高界面电容以改善电荷阻塞；结合聚酰亚胺柔性基底与微流控层封装设计，攻克传感器机械损伤和离子选择性膜潜在的生物毒性问题。该研究通过“疏水防护-电容增强”双重协同机制，将离子选择膜与导电基底的界面极化效应显著降低，并通过结构封装提升传感性能。

    基于上述基础，研发的基于柔性传感贴片的集成发带式传感器展现出优异稳定性和对汗液中常见离子以及不同光照条件的出色抗干扰性能，实现了对于运动过程中汗液Cl^-的监测。该研究为慢性病监测和运动健康管理提供了穿戴式解决方案，有望促进智慧医疗的发展。

    上述研究得到了国家重点研究开发计划、中国科学院青年创新促进会、国家自然科学基金等项目的资助。

    论文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acssensors.4c03366

图1.  柔性传感贴片的性能测试和实体监测。

图2.  封面图。