技術已經(jīng)滲透到生活中的每一個角落,是否也能幫助植物生長地更快、更有效率?美國愛荷華州立大學(Iowa State University;ISU)的研究人員給出了肯定的答案。他們開發(fā)出一種小型的石墨烯“植物紋身傳感器”,可粘貼在玉米植株的葉子上,用于收集與植物生長有關的信息,例如在根部澆水后輸送到葉片需要多長的時間,為農(nóng)民和農(nóng)業(yè)學家提供如何更有效率地用水培養(yǎng)作物所需的信息。
為了制造高性能且具成本效率的傳感器,愛荷華州立大學的研究團隊提出了一種通過3D打印或更傳統(tǒng)的塑模成型技術在聚合物塊上形成圓形小凹痕的工藝,再用液體石墨烯填充凹痕并使其沉降。在石墨烯凝固成壓痕形狀后,工程師沿著這排壓痕放置一條膠帶,然后連同連接在粘性表面的石墨烯傳感器一并拉出。傳感器本身的厚度可能小到五百萬分之一公尺,這表示著它需要堆疊20個才能達到像人發(fā)一樣的寬度。
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美國愛荷華州立大學的研究人員開發(fā)出“植物紋身傳感器”,可即時、直接測量農(nóng)作物用水量
如圖中玉米作物所使用的傳感器,就是由石墨烯氧化物制成的,這種材料在與水蒸氣接觸時會發(fā)生明顯的反應。美國農(nóng)業(yè)部(USDA)以及“農(nóng)業(yè)與食品研究方案”(AFRI)最近投入了近50萬美元的資金,資助進一步研究水份在玉米植物中的輸送速度,愛荷華州立大學的研究團隊成員也因此獲得補助,能進一步將這項用水傳感器技術商業(yè)化。
愛荷華州立大學電子與電腦工程副教授Liang Dong說:“我們至今測試過的傳感器中,最令人興奮的應用是植物傳感器。將可穿戴電子傳感器用于植物的概念是全新的。這種植物傳感器非常小,因而能用于檢測植物的蒸騰作用(transpiration;指水份從植物表面散失的現(xiàn)象),但并不會影響植物生長或作物生產(chǎn)?!盌ong及其研究團隊相信還可以修改傳感器,以檢測植物是否存在疾病,或測量其農(nóng)藥化學滲透程度。
或許這種傳感器也可用于一些較大的物件上進行采集過程。而相同的傳感器能用于追蹤每一個橘子、香梨或香蕉的溫度與濕度嗎?一旦擺上貨架,消費者可以使用智能手機確定這些植物的品質(zhì)等級、原產(chǎn)地和其他信息嗎?或許再過一些日子,銷售價格就會上漲。
然而,農(nóng)業(yè)只是可以應用這種技術的領域之一。研究人員們在去年12月的《先進材料技術》(Advanced Materials Technologies)期刊上發(fā)表論文指出,傳感器可用于多種目的,例如收集醫(yī)院病人的醫(yī)療診斷信息或檢測建筑物或橋梁的結(jié)構完整性。總有一天,可能只要有一個可以粘貼膠帶的表面,就能利用這項技術來監(jiān)視任何物件,這樣的未來似乎不再遙遠。