植物作为地球上重要的生命形式,不仅是大气和气候的主要决定因素,也是粮食、医药和能源的主要资源。探究植物的生长机制、生长环境以及两者之间的相互作用是植物学重要的研究方向。植物的生长发育以及对外界刺激的响应是十分缓慢细微的过程,因此需要长期持续地观察。目前常用的植物监测技术其时间和空间分辨率都较低,难以提供动态精准的植物生理与环境信息。柔性可穿戴传感器具有体积小、集成度高、生物兼容性好、便于安装和能耗低等优势,满足植物学研究对监测技术的要求。因此,本文构建了用于植物监测的柔性可穿戴传感器,器件的机械性能与柔软的植物器官相匹配,能够长期地与植物集成,实时监测植物的生长和微环境信息,具体研究内容如下:一、设计并构建了一种自适应叶子生长的多功能可延展叶面传感器,传感器集成了四个异质传感单元,分别用于测量由叶子生长引起的应变信号以及湿度、温度和光强等叶面微环境信息。传感器以低弹性模量（～3 k Pa）的柔性粘性材料为基底,采用了自相似蛇形可延展结构,从而能够跟随叶子的生长发生150%的形变。将传感器贴附于植物叶面进行了为期两天的监测,验证了传感器能够实时精准地采集叶子的生长和环境变化。搭建了具有无线通讯功能的测量电路,对传感器采集的信号进行处理和远距离传输,传输距离达到200 m。传感器与叶面集成45天后只对叶子的生理特征产生了微弱的影响,证明了传感器具有良好的生物兼容性。本文提出的多功能可延展叶面传感器能够长期监测植物缓慢微弱的生理和环境变化,为植物学研究和智慧农业的实施提供了客观精确的动态数据。二、设计并构建了一种全柔性的磁电式振动传感器,传感器由柔性磁振子、多层柔性薄膜线圈以及通过折纸工艺实现的环形磁薄膜构成,能够贴附于叶子表面对机械刺激引起的叶子振动进行实时监测。折纸环形磁薄膜的引入不仅调节了磁场的分布使线圈区域的平均磁感应强度增加了291%,并且扩大了磁场的分布范围使线圈区域被磁场完全覆盖。传感器具有较宽的频率响应范围（1 Hz～10 k Hz）,在1.7 k Hz振动激励下的灵敏度可以达到0.59 m Vμm-1。传感器具有良好的柔性和耐受性,能够适应叶子、人体和机器等多种表面形貌,对叶子振动、人体动作和机器故障等进行监测。结合其他传感器件和供能模式,有望实现分布式自供能传感网络,应用于农业监测、机器状态评估和康复治疗等多种场景。三、研究了以不锈钢为基底的柔性光伏器件的减薄工艺,采用化学腐蚀的方式,分别对柔性铜铟镓硒光伏器件和三结非晶硅光伏器件的不锈钢衬底进行了减薄,获得了厚度仅为25μm的超薄光伏器件。器件能够以弯曲、卷曲和螺旋缠绕等多种方式与植物的叶、茎、藤和根等部位进行集成,满足植物可穿戴监测系统对能源模组的要求。减薄后的器件具有了更好的柔性和耐受性,减薄前后光伏器件的光电转化效率、开路电压、短路电流、填充因子和转化效率等关键性能均无明显的改变。将超薄柔性铜铟镓硒光伏器件贴附于叶面构建了叶面光强传感器,并进行了为期5天的在体监测,结果表明器件能够灵敏地响应一天中自然光强的改变。减薄后的柔性非晶硅光伏器件用于构建柔性可穿戴太阳能模组,搭建了高转化效率的微功率能量采集电路,配合该模组为植物监测器件提供可持续能源。