加入時(shí)間：2024-08-30 11:25 訪問量：1031 信息來源: 海外星云 2024年7期
據(jù)美國(guó)伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的研究人員在《設(shè)備》雜志上發(fā)表論文稱，他們研發(fā)出了一種新型高柔性傳感器，能夠自主監(jiān)測(cè)和傳輸植物生長(zhǎng)數(shù)據(jù)。該?；瘜W(xué)與生物分子工程教授刁瑩與植物生物學(xué)教授兼系主任安德魯·利基共同領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究。利基表示，這種聚合物傳感器對(duì)濕度和溫度有很好的適應(yīng)性，在植物生長(zhǎng)過程中可以伸縮400%以上，并能向遠(yuǎn)程監(jiān)控地點(diǎn)發(fā)送無線信號(hào)。
這項(xiàng)研究詳細(xì)介紹了美國(guó)國(guó)家航空航天局授予刁瑩的一項(xiàng)資助的部分早期成果，該資助旨在研究如何利用可穿戴印刷電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)太空農(nóng)業(yè)開發(fā)。她表示這項(xiàng)工作的動(dòng)機(jī)是宇航員在執(zhí)行長(zhǎng)期任務(wù)時(shí)需要可持續(xù)地種植蔬菜。
團(tuán)隊(duì)利用一個(gè)地球?qū)嶒?yàn)室來開展這個(gè)項(xiàng)目，目的是研發(fā)一種高度可靠的可拉伸電子設(shè)備。
“老實(shí)說，我們?cè)陂_始這項(xiàng)工作時(shí)認(rèn)為，這項(xiàng)任務(wù)只需要幾個(gè)月就能完善。然而，我們很快就意識(shí)到，我們的聚合物太硬了?！痹撗芯康牡谝蛔髡摺⒀芯可跛记逭f，“我們不得不重新配制很多成分，使它們更柔軟、更有伸縮性，并調(diào)整我們的打印方法，控制裝置內(nèi)部微結(jié)構(gòu)的組裝，使它們?cè)诖蛴『凸袒^程中不會(huì)形成大晶體?！?/span>
研究小組找到了一種非常薄的薄膜裝置，有助于在組裝和打印過程中抑制晶體生長(zhǎng)。
“在解決了拉伸性和組裝問題之后，我們必須解決在高濕度和快速生長(zhǎng)條件下使用可穿戴電子設(shè)備所帶來的問題。”王思清說，“我們需要可重現(xiàn)的結(jié)果，這樣在生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)過程中就不會(huì)出現(xiàn)傳感器脫落或電子故障。我們最終找到了一種不受苛刻條件影響的無縫電極和接口。”
基于可伸縮聚合物和電子器件的自主遠(yuǎn)程應(yīng)變傳感器是3年艱苦工作的成果，證明了應(yīng)用科學(xué)很少有“尤里卡時(shí)刻”。
這項(xiàng)研究關(guān)注的是玉米等主要向上生長(zhǎng)的植物。不過，研究人員計(jì)劃改進(jìn)他們的電子打印方法，以創(chuàng)建一個(gè)可以監(jiān)測(cè)間上和向外生長(zhǎng)的系統(tǒng)。
研究小組表示，他們還在努力提高遠(yuǎn)程感知和監(jiān)控化學(xué)過程的能力。
“我認(rèn)為可穿戴電子產(chǎn)品研究界忽視植物的時(shí)間太長(zhǎng)了。”刁瑩說，“我們知道，植物在適應(yīng)氣候的過程中承受著巨大的壓力，我認(rèn)為軟電子產(chǎn)品可以在促進(jìn)我們的理解方面發(fā)揮更大的作用，這樣我們就能確保植物在未來健康、快樂和可持續(xù)地發(fā)展，無論是在太空、其他星球還是在地球上?！?/span>