Шуохао Кай, донишҷӯи доктори илмҳои хокшиносӣ, дар истгоҳи тадқиқоти кишоварзии Донишгоҳи Висконсин-Мэдисон Ҳанкок асои сенсори дорои стикери бисёрфунксионалии датчикро ҷойгир мекунад, ки имкон медиҳад ченакҳоро дар умқи гуногун ба хок имкон диҳад.
МАДИСОН - Муҳандисони Донишгоҳи Висконсин-Мэдисон сенсорҳои арзонеро таҳия карданд, ки метавонанд мониторинги доимии нитратро дар вақти воқеии навъҳои хоки Висконсин таъмин кунанд. Ин сенсорҳои электрохимиявии чопшуда метавонанд ба деҳқонон дар қабули қарорҳои оқилонаи идоракунии маводи ғизоӣ ва дарк кардани манфиатҳои иқтисодӣ кӯмак кунанд.
Ҷозеф Эндрюс, ёвари профессори Донишгоҳи Ҳарвард гуфт: "Сенсорҳои мо метавонанд ба деҳқонон фаҳмиши беҳтари вазъи ғизоии хок ва миқдори нитрат барои растаниҳои онҳо дода, ба онҳо кӯмак кунанд, ки дақиқтар муайян кунанд, ки чӣ қадар нуриҳо лозиманд." Таҳқиқот аз ҷониби Мактаби муҳандисии механикии Донишгоҳи Висконсин-Мэдисон роҳбарӣ карда шуд. "Агар онҳо миқдори нуриҳои харидории худро кам карда тавонанд, сарфаи хароҷот барои хоҷагиҳои калонтар метавонад назаррас бошад."
Нитратҳо барои нашъунамои зироатҳо маводи ғизоӣ мебошанд, аммо нитратҳои зиёдатӣ метавонанд аз хок шуста шаванд ва ба обҳои зеризаминӣ ворид шаванд. Ин намуди ифлосшавӣ ба одамоне, ки оби чоҳҳои олудашударо менӯшанд, зараровар аст ва ба муҳити зист зараровар аст. Сенсори нави муҳаққиқон инчунин метавонад ҳамчун воситаи тадқиқоти кишоварзӣ барои мониторинги обшавии нитрат истифода шавад ва дар таҳияи таҷрибаҳои беҳтарин барои коҳиш додани таъсири зараровари он кӯмак кунад.
Усулҳои ҳозираи мониторинги нитратҳои хок меҳнатталаб, гарон ҳастанд ва дар вақти воқеӣ маълумот намедиҳанд. Аз ин рӯ, коршиноси чопи электроника Эндрюс ва дастаи ӯ барои эҷоди як ҳалли беҳтар ва арзонтар кӯшиш карданд.
Дар ин лоиҳа, муҳаққиқон як раванди чопи инкжетро барои эҷоди сенсори потенсиометрӣ, як навъи сенсори электрохимиявии тунук-плёнка истифода бурданд. Датчикҳои потенсиометрӣ аксар вақт барои дақиқ чен кардани нитрат дар маҳлулҳои моеъ истифода мешаванд. Аммо, ин сенсорҳо одатан барои истифода дар муҳити хок мувофиқ нестанд, зеро зарраҳои калони хок метавонанд сенсорҳоро харошида, ченкунии дақиқро пешгирӣ кунанд.
"Мушкилоти асосие, ки мо кӯшиш мекардем, ин буд, ки ин датчикҳои электрохимиявӣ дар шароити сахти хок дуруст кор кунанд ва ионҳои нитратҳоро дақиқ муайян кунанд" гуфт Эндрюс.
Халли даста аз он иборат буд, ки дар болои сенсор як қабати фториди поливинилиденро ҷойгир кунад. Ба гуфтаи Эндрюс, ин мавод ду хусусияти асосӣ дорад. Аввалан, он дорои сӯрохиҳои хеле хурд, тақрибан 400 нанометр аст, ки имкон медиҳанд, ки ионҳои нитрат ҳангоми бастани зарраҳои хок гузаранд. Сониян, он гидрофил аст, яъне обро ба худ кашида, мисли исфанҷеро ба худ мекашад.
"Аз ин рӯ, ҳама гуна оби аз нитрат бой афзалиятнок ба сенсорҳои мо ворид мешавад, ки ин воқеан муҳим аст, зеро хок низ мисли исфанҷ аст ва шумо дар мубориза дар робита ба воридшавии рутубате ба сенсор, агар шумо ҳамон як азхудкунии обро ба даст оварда наметавонед. Потенсиали хок," гуфт Эндрюс. "Ин хосиятҳои қабати фториди поливинилиден ба мо имкон медиҳанд, ки оби аз нитрат бойро истихроҷ кунем, онро ба сатҳи сенсор интиқол диҳем ва нитратро дақиқ муайян кунем."
Муҳаққиқон пешрафти худро дар мақолае, ки моҳи марти соли 2024 дар маҷаллаи Advanced Materials Technology нашр шудаанд, муфассал шарҳ доданд.
Даста сенсори худро дар ду навъи хоки марбут ба Висконсин - хокҳои регдор, ки дар қисматҳои шимолу марказии иёлот маъмул аст ва намнокҳои гилолуд, ки дар ҷанубу ғарби Висконсин маъмуланд, озмоиш кард ва муайян кард, ки сенсорҳо натиҷаҳои дақиқ медиҳанд.
Муҳаққиқон ҳоло сенсори нитратҳои худро ба як системаи бисёрфунксионалии сенсорӣ муттаҳид мекунанд, ки онҳоро "стикери сенсор" меноманд, ки дар он се намуди сенсорҳо дар рӯи пластикии чандир бо истифода аз пушти часпак насб карда мешаванд. Дар стикерҳо инчунин сенсорҳои намӣ ва ҳарорат мавҷуданд.
Тадқиқотчиён якчанд стикерҳои ҳассосиро ба як пост часпонанд, онҳоро дар баландиҳои гуногун ҷойгир мекунанд ва сипас постро дар хок дафн мекунанд. Ин насб ба онҳо имкон дод, ки дар чуқурии гуногуни хок андозагирӣ кунанд.
Эндрюс гуфт: "Бо чен кардани нитрат, намӣ ва ҳарорат дар умқи гуногун, мо ҳоло метавонем раванди шусташавии нитратҳоро муайян кунем ва бифаҳмем, ки чӣ гуна нитрат тавассути хок ҳаракат мекунад, ки қаблан имконнопазир буд".
Дар тобистони соли 2024, муҳаққиқон нақша доранд, ки 30 чӯбчаи сенсориро дар хок дар истгоҳи тадқиқотии кишоварзии Ҳанкок ва истгоҳи тадқиқотии кишоварзии Арлингтон дар Донишгоҳи Висконсин-Мэдисон барои санҷиши минбаъдаи сенсор ҷойгир кунанд.
Вақти фиристодан: июл-09-2024