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爱荷华州立大学的植物科学家Patrick Schnable很快描述了他如何测量两种玉米植物将水从根部,下部叶片再到上部叶片所需的时间。

这不是技术性的,精确的海报谈话。这是一位研究人员,有兴趣使用新的,低成本,易于生产的,基于石墨烯的磁带传感器,可以连接到植物上,并可以为研究人员和农民提供新的数据。

“通过这样的工具,我们可以开始培育更有效利用水的植物,”他说。“真令人兴奋。我们以前不能这样做。但是,一旦我们能够衡量某些东西,我们就可以开始理解它。“

使这些水测量成为可能的工具是一个微小的石墨烯传感器,可以贴在植物上 - 研究人员将其称为“植物纹身传感器”。石墨烯是一种神奇的材料。它只是一个原子厚度的碳蜂窝,它非常适合传导电和热,并且它坚固而稳定。本研究中的石墨烯上带技术也被用于生产可穿戴的应变和压力传感器,包括内置于测量手部运动的“智能手套”中的传感器。

研究人员描述了各种传感器和“简单而通用的图案化和转移基于石墨烯的纳米材料的方法”,以便在2017年12月期刊Advanced Materials Technologies封面上的一篇论文中创建柔性传感器。

该研究主要得到爱荷华州植物科学研究所的学院学者计划的支持。

爱荷华州电气和计算机工程副教授梁冬是该论文的主要作者和该技术的开发者。Seval Oren是电气和计算机工程的博士生,是一位帮助开发传感器制造技术的合着者。帮助测试传感器应用的共同作者是Sowable,爱荷华州植物科学研究所所长,Charles F. Curtiss农业和生命科学杰出教授,爱荷华州玉米促进委员会遗传学主席和贝克农业企业家学者;和Halil Ceylan,土木,建筑和环境工程教授。

“我们正在努力制造更便宜且性能更高的传感器,”董说。

为此,研究人员开发了一种在胶带上制作复杂石墨烯图案的工艺。Dong表示,第一步是在聚合物块表面上创建凹凸图案,无论是采用成型工艺还是使用3D打印。工程师将液体石墨烯溶液施加到块上,填充凹进的图案。他们用胶带去除多余的石墨烯。然后他们拿另一条胶带拉开石墨烯图案,在胶带上创建一个传感器。

这个过程可以产生小至百万分之五米宽的精确图案 - 仅为人类头发平均直径的二十分之一。董说,使图案变得如此之小,增加了传感器的灵敏度。

(例如,这个过程产生了爱荷华州旋风吉祥物的详细图像,其长度小于2毫米。“我认为这可能是最小的旋风,”董说。)

“这个制作过程非常简单,”董说。“你只需使用胶带来制造这些传感器。成本只是美分。“

在植物研究的情况下,传感器由氧永利赌场官网首页墨烯制成,氧永利赌场官网首页墨是一种对水蒸气非常敏感的材料。水蒸气的存在改变了材料的导电性,并且可以量化以精确测量叶子的蒸腾(水蒸气的释放)。

Dong说,工厂传感器已经在实验室和试验现场实验中成功进行了测试。

美国农业部农业和食品研究计划提供的新的三年期472,363美元赠款将支持对玉米植物水运的更多现场测试。爱荷华州农学副教授迈克尔卡斯特拉诺和土壤科学William T. Frankenberger教授将领导该项目。共同调查人员包括Dong和Schnable。

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