清洁安全的水对人类健康、粮食安全、高科技产业发展以及可持续城镇化意义重大，但快速精准检测污染仍是全球许多地区面临的重大挑战。近日，新加坡国立大学(NUS)研究人员开发的新设备，有望在水质监测和管理领域取得重大突破。

新加坡国立大学设计与工程学院材料科学与工程系副教授Benjamin Tee带领的研究小组，受人体皮肤油性保护层生物功能启发，将这一概念转化为名为ReSURF的多功能材料。该材料可通过快速微相分离法制备，能自发形成防水界面，具有自主修复和可回收利用特性。相关材料设计和新型水质传感器性能发表在《自然通讯》上。

研究人员将ReSURF材料整合到摩擦纳米发电机(TENG)装置中，制成ReSURF传感器。此传感器可作为水质监测器，能检测油和氟化合物等多种污染物，这是许多现有传感器难以做到的。它还具备自供电、自修复、可重复使用和可回收等独特优势，成为实时、现场和可持续水质监测的可持续方案。

现有水质监测技术，如电化学传感器、光学检测系统和生物传感器等，在检测重金属、磷和微生物污染等特定应用中有效，但存在响应慢、成本高、依赖外部试剂或电源、可重复使用性有限以及需笨重实验室设备或专用仪器等限制。而新加坡国立大学团队开发的ReSURF传感器有效克服了这些挑战，尤其在现场实时水质传感方面表现出色。该自供电设备能在约6毫秒内(比眨眼速度快40倍)检测出水中污染物。

ReSURF传感器还具有自修复和可回收特性，是可持续且低维护的解决方案。其材料可拉伸、透明，能轻松集成到柔性平台，如软机器人和可穿戴电子设备中，与传统传感材料不同。同时，它在溶剂中溶解性好，可轻松回收并在新设备中重复使用且性能无损，提供了环保解决方案。

ReSURF传感器通过分析水滴接触其表面时产生的电信号来监测水质。当含分析物的水滴撞击防水表面，会迅速扩散滑落并产生电荷，信号幅度和特性随分析物成分和浓度变化。通过实时监测信号，无需外部电源即可快速准确评估水质。

为证明其能力，研究人员在类似河豚的软体机器人上测试ReSURF传感器，检测水中油和全氟辛酸(常见水源污染物)，两种污染物均产生不同电压信号，证明其可用于早期污染监测。

ReSURF传感器应用潜力广泛，可部署在河流、湖泊和水库中早期监测污染物，快速应对水污染紧急情况;在农业领域能监测稻田等地区水安全;在工业环境和污水处理厂可为废水管理提供参考。

研究团队计划进一步优化ReSURF传感器，增强污染物检测特异性、集成无线数据传输功能、扩展系统进行长期或大规模环境监测，同时探索更多环保材料替代品以增强可持续性、符合环境法规。Tee副教授表示，未来迭代可整合其他传感模式或基于机器学习的信号分析，更精确识别和分类污染物，将该平台作为开发更智能、响应更迅速的水质监测系统的基础。

更多信息： Mengmeng Liu 等，《可回收自分泌自主修复电介质用于毫秒级水质传感》，《自然通讯》(2025)。