深海重金属离子原位电化学传感器

一、基本信息

· 成果名称：深海重金属离子原位电化学传感器

· 完成团队/负责人：海南大学海洋能源材料与器件团队/林仕伟

· 所属研究方向：海洋环境监测、信息材料、传感器与海洋工程装备

二、成果简介

· 核心创新点

本成果面向深海及近海复杂海水环境，研发了可用于0–1200 m 水深条件下的重金属离子原位电化学探测器，实现了海水中重金属离子的现场检测与环境参数关联分析。成果的核心创新在于构建了耐压密封传感结构 + 海水适配电化学检测单元 + 数据采集与校正方法一体化技术体系，可在高盐、低温、高压条件下稳定工作。

· 解决的主要技术问题；相较于现有技术/产品的优势

该成果解决了传统实验室检测方法依赖采样回带、周期长、成本高、难以实现原位连续监测的问题，具备响应快、成本低、适于原位部署和进一步工程化拓展等优势，可服务海洋生态环境监测、深海科学考察等多种应用场景。

三、技术指标与成熟度

· 关键性能指标

1. 关键性能：实现Cu、Hg、Cd、Pb等重金属离子ppt级实时原位监测；

2. 海洋环境：已完成 0–1200 m 海试验证；

3. 工作环境：适用于高盐海水体系，可在低温、耐压条件下稳定运行；

4. 检测方式：基于电化学原位检测，可完成 CV 等测试并实现数据记录；

5. 海试表现：在 1200 m 水深条件下，样机无进水、无明显结构失效、通讯/数据采集正常；

· 技术成熟度等级

TRL 4–5级：已完成实验室功能验证及海上环境初步验证，具备进一步优化和工程化迭代基础。

· 知识产权情况

发表相关论文10余篇，申请发明专利 5 项，授权专利 2 项。

四、应用前景与市场潜力

· 潜在应用场景，预计市场规模，当前合作/转化意向

本成果可广泛应用于海洋生态环境监测、近海及深海重金属污染预警、海洋牧场与深远海养殖水质保障、海洋科考调查、海上平台与海底观测网配套监测等场景。相较传统采样—回实验室分析模式，原位探测器更适合高频次、低成本、快速响应的海上监测需求，尤其适用于深远海长期布放和关键节点监测。成果未来可向深海传感器模块、在线监测节点、水下观测系统配套设备方向拓展，具备较好的工程转化和产业化潜力。当前已完成实海试验验证，后续具备与海洋环境监测、深海装备、海洋信息及深远海养殖相关单位开展联合示范应用的条件。

五、团队基础与支撑条件

· 现有实验设备、中试线、检测平台等条件；

团队依托开云kaiyun官方入口及热带海洋工程材料及评价全国重点实验室，具备传感材料制备、微电极与器件加工、电化学性能测试、耐压密封结构设计、海水样品分析及海试验证等研究基础。现有条件包括：

1. 传感器测试与数据分析系统；

2. 材料设计、制备与基础表征平台；

3. 微纳加工与器件封装条件；

4. 海水样品分析、分层采样与数据比对能力；

5. 已完成 0–1200 m 海试验证，具备进一步开展近海/深海测试与迭代优化基础。

六、问题与需求

· 进一步推动转化存在的堵点问题，需要的资源支持

当前该成果已完成样机研制和海试初步验证，但距离工程化应用仍存在若干堵点：

1. 长期稳定性与多参数环境校正仍需进一步系统研究，特别是温度、pH、盐度等因素对检测结果的影响补偿；

2. 耐压密封结构、小型化集成和长期供电通讯方案仍需优化；

3. 缺少面向工程转化的中试验证平台、稳定测试场地和应用场景牵引；

4. 需要进一步获得场地、专项资金、工程加工能力、海试机会及产业单位对接资源支持。

下一步，团队将在环海南大学科技创新圈框架下，依托海南大学科研基础和海口/海南相关园区载体，推动该成果在海洋信息、海洋环境监测、深海工程材料与装备配套传感等方向开展中试熟化、场景验证和成果转化。