En tant que scientifique des plantes de l'Iowa State University, Patrick Schnable travaille avec du low-cost, capteurs à base de graphène qui peuvent être attachés aux plantes. La technologie mesure le temps qu'il faut à deux types de plants de maïs pour déplacer l'eau de leurs racines, à leurs feuilles inférieures, puis à leurs feuilles supérieures. Les informations recueillies fourniront de nouveaux types de données aux chercheurs et aux agriculteurs.
« Avec un outil comme celui-ci, nous pouvons commencer à cultiver des plantes plus efficaces dans l'utilisation de l'eau, " il dit. "C'est excitant. Nous ne pouvions pas faire cela avant. Une fois que nous pouvons mesurer quelque chose, nous pouvons commencer à le comprendre.
Surnommé le tatouage du capteur végétal, la technologie a été développée par Liang Dong, un professeur agrégé de l'État de l'Iowa en génie électrique et informatique, pour rendre ces mesures d'eau possibles. Seval Oren, un doctorant en génie électrique et informatique, a également contribué au développement de la technologie de fabrication de capteurs. Schnable, avec Halil Ceylan, un professeur de civil, construction, et génie de l'environnement, aidé à tester les applications des capteurs.
une technologie passionnante pour les chercheurs
Découvert pour la première fois en 2004, Le graphène est fabriqué à partir de feuilles de carbone en nid d'abeille d'une épaisseur d'un atome seulement. Ses propriétés sont passionnantes pour les chercheurs car elles sont solides et stables, mince, presque complètement transparent, extrêmement léger, et un incroyable conducteur d'électricité et de chaleur.
« Nous essayons de fabriquer des capteurs moins chers et toujours performants, ", dit Dong.
Pour faire ça, l'équipe a développé un processus pour fabriquer des motifs de graphène complexes sur bande. Le premier pas, Dong explique, crée des motifs en retrait sur la surface d'un bloc polymère, soit avec un procédé de moulage, soit avec une impression 3D. Les ingénieurs appliquent une solution de graphène liquide au bloc, remplir les motifs en retrait. Ils utilisent du ruban adhésif pour éliminer l'excès de graphène, puis prennent une autre bande de ruban adhésif pour retirer les motifs de graphène, qui crée un capteur sur la bande.
Le processus peut produire des motifs précis aussi petits que 5 millionièmes de mètre de large. Faire les motifs si petits, Dong dit, augmente la sensibilité des capteurs.
« Ce processus de fabrication est simple. Vous utilisez simplement du ruban adhésif pour fabriquer ces capteurs. Le coût est de centimes, " il dit.
Suivi de la transpiration
Dans les études sur les plantes, les capteurs sont en oxyde de graphène, un matériau très sensible à la vapeur d'eau. « La présence de vapeur d'eau modifie la conductivité du matériau, qui peut être quantifié pour mesurer avec précision la transpiration d'une feuille, », explique Dong.
Testé avec succès en laboratoire et dans des expériences pilotes sur le terrain, une période de trois ans, $472, La subvention 363 de l'Agriculture and Food Research Initiative de l'USDA soutiendra davantage d'essais sur le terrain du transport de l'eau dans les plants de maïs. Michel Castellano, un professeur agrégé d'agronomie de l'État de l'Iowa, et William T. Frankenberger, professeur en sciences du sol, dirigera le projet. Dong et Schnable serviront de co-enquêteurs.
aller au marché
La Iowa State University Research Foundation a déposé un brevet sur la technologie des capteurs.
Il a également accordé une option de commercialisation de la technologie à EnGeniousAg, un Ames, Iowa, Commencez. Il a été fondé par Dong, Schnable, Castellano, et James Schnable, professeur adjoint d'agronomie et d'horticulture à l'Université du Nebraska-Lincoln, un collaborateur sur un autre projet de capteur de l'État de l'Iowa qui a déclenché la création de l'entreprise.
« Le concept de capteurs électroniques portables pour les plantes est tout nouveau, " dit Dong. « L'application la plus intéressante des capteurs à bande que nous avons testés jusqu'à présent est celle des capteurs d'usine. Les capteurs des plantes sont si petits qu'ils peuvent détecter la transpiration des plantes, mais ils n'affecteront pas la croissance des plantes ou la production agricole.
Ce n'est pas tout ce que les capteurs peuvent faire.
Ils pourraient également ouvrir de nouvelles portes pour une grande variété d'autres applications, y compris des capteurs pour le diagnostic biomédical, pour vérifier l'intégrité structurelle des bâtiments, et pour la surveillance de l'environnement. Après quelques modifications, les capteurs pourraient être utilisés pour tester des maladies ou des pesticides dans les cultures.
apprendre encore plus
• Liang Dong
515/294-0388
[email protected]
• Patrick Schnable
515/294-0975
[email protected]
• EnGeniousAg
[email protected]
engeniousag.com
