Shuohao Cai, mahasiswa doktor élmu taneuh, nempatkeun rod sénsor sareng stiker sénsor multifungsi anu ngamungkinkeun pangukuran dina jerona anu béda-béda kana taneuh di Stasion Panaliti Pertanian Universitas Wisconsin-Madison Hancock.
MADISON - Universitas Wisconsin-Madison insinyur geus ngembangkeun sensor béaya rendah nu bisa nyadiakeun kontinyu, real-time ngawaskeun nitrat dina jenis taneuh Wisconsin umum. Sensor éléktrokimia anu dicitak ieu tiasa ngabantosan para patani ngadamel kaputusan manajemén gizi anu langkung terang sareng ngawujudkeun kauntungan ékonomi.
"Sénsor kami tiasa masihan patani pamahaman anu langkung saé ngeunaan status gizi taneuhna sareng jumlah nitrat anu sayogi pikeun pepelakan, ngabantosan aranjeunna mutuskeun langkung akurat sabaraha pupuk anu diperyogikeun," saur Joseph Andrews, asistén dosen di Universitas Harvard. Panaliti ieu dipimpin ku Sakola Téknik Mesin di Universitas Wisconsin-Madison. "Upami aranjeunna tiasa ngirangan jumlah pupuk anu aranjeunna mésér, penghematan biaya tiasa signifikan pikeun kebon anu langkung ageung."
Nitrat mangrupa gizi penting pikeun tumuwuh pepelakan, tapi kaleuwihan nitrat bisa leach tina taneuh sarta asup kana cai taneuh. Jenis kontaminasi ieu ngabahayakeun pikeun jalma anu nginum cai sumur anu kacemar sareng ngabahayakeun pikeun lingkungan. Sensor anyar para panaliti ogé tiasa dianggo salaku alat panalungtikan tatanén pikeun ngawas leaching nitrat sareng ngabantosan ngembangkeun prakték pangsaéna pikeun ngirangan épék ngabahayakeun.
Métode ayeuna pikeun ngawaskeun nitrat taneuh nyaéta padat karya, mahal, sareng henteu masihan data sacara real-time. Éta sababna ahli éléktronik anu dicitak Andrews sareng timnya badé nyiptakeun solusi anu langkung saé, langkung mirah.
Dina proyék ieu, panalungtik ngagunakeun prosés percetakan inkjet pikeun nyieun sensor potentiometric, hiji tipe sensor éléktrokimia pilem ipis. Sensor potentiometric sering dianggo pikeun ngukur nitrat sacara akurat dina larutan cair. Nanging, sénsor ieu umumna henteu cocog pikeun dianggo dina lingkungan taneuh sabab partikel taneuh anu ageung tiasa ngagores sénsor sareng nyegah pangukuran anu akurat.
"Tantangan utama anu urang nyobian pikeun ngajawab éta pikeun manggihan cara pikeun meunangkeun sensor éléktrokimia ieu jalan leres dina kondisi taneuh kasar tur akurat ngadeteksi ion nitrat," ceuk Andrews.
Solusi tim nyaéta nempatkeun lapisan polyvinylidene fluoride dina sénsor. Numutkeun Andrews, bahan ieu boga dua ciri konci. Kahiji, éta boga pori leutik pisan, kira-kira 400 nanométer dina ukuran, nu ngidinan ion nitrat ngaliwatan bari blocking partikel taneuh. Bréh, éta hidrofilik, nyaéta, éta metot cai sarta nyerep eta kawas bolu.
"Jadi sagala cai-euyeub nitrat bakal preferentially seep kana sensor urang, nu bener penting sabab taneuh ogé kawas bolu jeung anjeun bakal leungit perangna dina watesan Uap asup kana sensor lamun teu bisa meunang nyerep cai sarua. Poténsi taneuh, "ceuk Andrews. "Sipat ieu tina lapisan polyvinylidene fluoride ngamungkinkeun urang pikeun nimba cai-euyeub nitrat, nganteurkeun kana beungeut sensor sarta akurat ngadeteksi nitrat."
Panaliti ngajéntrékeun kamajuanana dina makalah anu diterbitkeun dina Maret 2024 dina jurnal Advanced Materials Technology.
Tim éta nguji sensor maranéhanana dina dua jenis taneuh béda pakait sareng Wisconsin-taneuh keusik, umum di bagian kalér-tengah nagara, sarta loams silty, umum di Wisconsin kidul-kulon-sarta kapanggih yén sensor ngahasilkeun hasil akurat.
Panaliti ayeuna ngahijikeun sénsor nitratna kana sistem sénsor multifungsi anu disebut "stiker sénsor," dimana tilu jinis sénsor anu béda dipasang dina permukaan palastik anu fléksibel nganggo tonggong napel. Stiker ogé ngandung sénsor kalembaban sareng suhu.
Peneliti bakal ngagantelkeun sababaraha stiker indrawi kana hiji pos, nempatkeun aranjeunna dina jangkungna béda, lajeng ngubur pos dina taneuh. Setelan ieu ngamungkinkeun aranjeunna nyandak pangukuran dina jero taneuh anu béda.
"Ku ngukur nitrat, Uap jeung suhu di bojong béda, urang ayeuna bisa ngitung prosés leaching nitrat tur ngartos kumaha nitrat ngalir ngaliwatan taneuh, nu teu mungkin saméméh," ceuk Andrews.
Dina usum panas taun 2024, panalungtik ngarencanakeun pikeun nempatkeun 30 batang sénsor dina taneuh di Stasion Panaliti Pertanian Hancock sareng Stasion Panaliti Pertanian Arlington di Universitas Wisconsin-Madison pikeun nguji sénsor deui.
waktos pos: Jul-09-2024