近日，院質標中心吳立冬研究員團隊在熱敏型智能傳感材料研發領域取得重要突破，先后開發熱敏柔性傳感器及熱驅動柔性機器人。相關研究成果分別以“Thermal-sensitive artificial ionic skin with environmental stability and self-healing property”和“From Sea Cucumbers to Soft Robots: A Photothermal-Responsive Hydrogel Actuator with Shape Memory”為題，發表在ACS Applied Materials & Interfaces（IF 8.5）。

近些年，獐子島等地海水養殖貝類和海參飽受高溫而引起大面積死亡，造成了極大的經濟損失。目前，傳統溫度傳感器通過間接監測水溫來反映水生生物溫度，易造成水生生物溫度監測遲滯性和失真性，亟需開發直接監測水生生物體感溫度的魚載可穿戴傳感器，為水生生物熱脅迫預警提供可靠方法。

水生生物作為水生態系統的主體，對環境溫度變化極為敏感。通過監測影響水生生物健康的指標數據（如光、溫度、濕度和氧氣等），能為水產品養殖和環境管理提供重要依據。可穿戴傳感器技術逐漸成為水生生物健康監測領域的研究熱點。國外學者將可穿戴傳感器作為自主平臺，為研究水生生物的生態生理學提供重要信息（Bioadhesive interface for marine sensors on diverse soft fragile species, Nature Comm., 2024）。可穿戴傳感器在實時、動態監測水生生物健康方面具有獨特優勢，為全球相關研究提供了重要方向。

吳立冬研究員長期致力于魚載可穿戴傳感器研究，在生物體健康行為監測領域開展了系統性探索（Biosen. Bioelectron., 2021; Chem. Eng. J., 2023; InfoMat, 2023; Trends in Anal. Chem., 2024; Nature Food, 2024; Engineering, 2025; Sens. Bio-Sens. Res., 2025），實現了水生生物應激情況下行為監測，并授權2項國際專利和3項中國發明專利，形成了完善的理論體系和技術保護。團隊的研究不僅與國際前沿理念高度契合，還通過創新性技術突破，進一步推動了魚載可穿戴柔性傳感器在水生生物監測領域的應用。研究團隊巧妙運用離子液體（ILs）構建環境穩定性高的柔性基底，并在其內部引入碳納米管導熱網絡，實現了16 s內對水生生物體溫的快速響應，溫度靈敏度高達5.000 ℃/%，遠超大多數現有熱敏傳感器。與此同時，在熱敏柔性傳感器基礎上，團隊將熱敏傳感器升級改造成能夠對溫度響應的仿海參柔性機器人，當水下溫度變化時仿海參柔性機器人會產生相應運動，實現了更為直觀的溫度預警，為海底熱浪等自然災害預警提供了可靠的技術保障。

這兩項突破性成果不僅為水生生物健康監測和水下軟體機器人研發提供了理論支持，還為水產養殖與人工智能融合發展開拓了新的研究思路。

圖1. PIL@CNT熱敏柔性可穿戴傳感器原位監測水生生物體溫

圖2. 仿海參柔性機器人熱響應運動機理

兩項研究受到國家自然科學基金（22176221）及中央公益性科研院所基本科研業務費專項（CAFS:2024XT09）的資助，并獲得海水養殖生物育種與可持續產出全國重點實驗室的支持。