磁感应是许多生物感官能力的重要组成部分，已被证实对动物导航起着重要作用。众多动物展现出感知磁场的能力，包括长距离迁徙的鸟类、海龟、鲨鱼、蝙蝠、龙虾等。这些物种能够结合地球磁场（即磁感应）与其他感官模态，实现跨越大陆和海洋的远程导航。迁徙动物依赖地磁场实现的空间定向能力，为设计一种新型的空气和水下双环境磁场传感器提供了宝贵的灵感来源。目前，柔性仿生发光传感器（FBLS）因其高灵敏度、快速响应和抗电磁干扰优势而成为下一代智能检测设备应用的新兴范式，已被用于声音、次声波、气流、压力和温度传感等领域。然而，柔性仿生发光磁传感器（FBLMS）的研究，特别是那些适用于空中-水下双环境的磁传感器，仍然非常落后。值得注意的是，集成磁性组件的FBLS使发光器件具备了磁应力耦合传感能力，而磁驱动则使传感器能够以非接触方式响应。因此，FBLMS有望在多种智能系统中发挥重要作用，包括柔性机器人、磁导航、功能性医疗植入物、智能无线通信以及非接触式人机交互元件等领域。

过去十年间，基于电学的磁传感器，如巨磁阻、隧道磁阻、各向异性磁阻、巨磁阻抗和霍尔效应传感器，已得到广泛报道。但其实际应用受到多种缺陷的限制，包括复杂的电路设计、寄生效应、信号串扰以及高制造成本。作为替代方案，基于发光传感机制的FBLMS代表了另一种有前途的方法，但此类研究鲜有报道。因此，开发低成本、双环境通用、极度灵敏且具备卓越的灵活性的FBLMS，仍面临重大挑战。鉴于此，迫切需要探索磁传感器的新概念和模型。基于HOFs的柔性复合薄膜被认为是卓越的选材对象。化学科学与工程学院闫冰教授团队近期将迁徙动物磁导航能力巧妙地融合于HOFs基柔性器件之中，制备出超快及超灵敏的空气—水下双环境磁场传感器，并应用于水下磁无线通信、运动感知和空气—水下双环境磁智能实时监测，相关成果以“Migratory Animals-Enlightened Hydrogen-Bonded Organic Framework Nanorods Electrodeposited Nickel-Based Fabrics for Ultrafast and Ultrasensitive Dual-Environmental Magnetic Field Luminescence Responsive Monitoring Both in Air and Water”为题在线发表于化学、材料顶级期刊《先进材料》（Advanced Materials）。

研究人员受迁徙动物磁导航能力的启发，基于配位电沉积方法，制备了空气—水下双环境柔性仿生发光磁传感器（HOF-14@Ni织物）。该传感器创造性地将HOF-14的优异荧光性能与镍织物的出色磁性和柔性相结合，实现了“1+1>2”的效果。值得注意的是，在空气和水下磁传感过程中，该传感器都表现出超快的响应速度（空气中为40 ms，水下为240 ms）、超低检测限（空气中0.0227 mT，水下0.0337 mT）、超高精度（空气中RSD≤0.52%，水下RSD≤0.097%）、超高灵敏度（空气中1510.23 T-1，水下51.89 T-1）和出色的重复性（空气中900次循环，水下540次循环）。基于有限元模拟，对磁传感机理进行了综合分析，并深入探究了空气和水中响应及恢复时间的差异的机制。此外，由于其出色的磁传感性能，该传感器可进一步用于水下磁无线通信、运动感知和空气-水下双环境磁智能实时监测。空气-水下双环境磁传感器的卓越性能表明其在通信设备、磁导航、医疗诊断、资源勘探、交通工程和环境保护等领域具有广阔的潜在应用前景。                  

图注：a)迁徙鸟类磁导航原理及处理磁信息的脑区。b)基于电泳沉积法制备HOF-14@Ni织物磁传感器的工艺流程图。c)HOF-14@Ni织物空气—水下双环境智能磁场传感。

化学科学与工程学院闫冰教授为论文独立通讯作者，博士研究生朱凯为论文第一作者。该研究工作得到国家自然科学基金项目的支持。

论文连接：https://doi.org/10.1002/adma.202508676