Шуохао Кай, туфрак фәннәре докторы, сенсор таягын күп функцияле сенсор стикеры белән урнаштыра, ул Висконсин-Мэдисон Университеты авыл хуҗалыгы тикшеренү станциясендә туфракка төрле тирәнлектә үлчәү мөмкинлеген бирә.
MADISON - Висконсин-Мэдисон Университеты инженерлары аз чыгымлы сенсорлар уйлап таптылар, алар гомуми Висконсин туфрак төрләрендә селитраны өзлексез, реаль вакытта мониторинглый ала. Бу басылган электрохимик сенсорлар фермерларга туклыклы идарә итү турында карар кабул итәргә һәм икътисади өстенлекләрне аңларга булыша ала.
"Безнең сенсорлар фермерларга туфракның туклану торышын һәм үсемлекләрендә булган нитрат күләмен яхшырак аңларга ярдәм итә, аларга күпме ашлама кирәклеген төгәлрәк билгеләргә булыша", диде Гарвард университеты доценты Джозеф Эндрюс. Тикшеренү Висконсин-Мэдисон университетының Машина төзелеше мәктәбе белән алып барылды. "Әгәр алар сатып алган ашлама күләмен киметә алсалар, зур хуҗалыклар өчен чыгымнарны экономияләү мөһим булырга мөмкин."
Нитратлар үсемлек үсеше өчен кирәкле туклыклы матдә, ләкин артык нитратлар туфрактан агып, җир асты суларына керә ала. Бу төр пычрату пычратылган кое суын эчкән кешеләр өчен һәм әйләнә-тирә мохит өчен зарарлы. Тикшерүчеләрнең яңа сенсоры шулай ук аграр тикшеренү коралы буларак, селитраның агып чыгуын күзәтү һәм аның зарарлы эффектларын йомшарту өчен иң яхшы тәҗрибәләрне эшләргә булышу өчен кулланылырга мөмкин.
Туфрак селитрасын мониторинглау өчен хәзерге ысуллар күп көч таләп итә, кыйммәт, һәм реаль вакытта мәгълүмат бирми. Шуңа күрә басма электроника белгече Эндрюс һәм аның командасы яхшырак, кыйбатрак чишелеш ясарга юл тоттылар.
Бу проектта тикшерүчеләр потенциометрик сенсор, нечкә фильмлы электрохимик сенсор ясау өчен, инжет бастыру процессын кулландылар. Потенциометрик сенсорлар еш кына сыек эремәләрдә нитратны төгәл үлчәү өчен кулланыла. Ләкин, бу сенсорлар, гадәттә, туфрак мохитендә куллану өчен яраксыз, чөнки зур туфрак кисәкчәләре сенсорларны тырнап, төгәл үлчәүдән саклый ала.
"Без чишәргә тырышкан төп проблема - бу электрохимик сенсорларны туфракның авыр шартларында дөрес эшләргә һәм селитр ионнарын төгәл ачыкларга мөмкинлек табу", диде Эндрюс.
Команда чишелеше сенсорга поливинилиден фторид катламы урнаштыру иде. Эндрюс сүзләре буенча, бу материалның ике төп үзенчәлеге бар. Беренчедән, аның бик кечкенә күзәнәкләре бар, зурлыгы 400 нанометр, бу туфрак кисәкчәләрен блоклаганда нитрат ионнары аша үтәргә мөмкинлек бирә. Икенчедән, ул гидрофилик, ягъни су җәлеп итә һәм губка кебек сеңдерә.
"Димәк, нитратка бай булган су безнең сенсорларга өстенлек бирәчәк, бу чыннан да мөһим, чөнки туфрак губкага охшаган, һәм сез бер үк су сеңдерә алмасагыз, сенсорга дым алу ягыннан сугышта җиңелерсез. Туфрак потенциалы", диде Эндрюс. "Поливинилиден фторид катламының бу үзлекләре нитратка бай су чыгарырга, аны сенсор өслегенә китерергә һәм селитраны төгәл ачыкларга мөмкинлек бирә."
Тикшерүчеләр 2024 елның мартында Advanced Materials Technology журналында басылган кәгазьдә алга китешләрен җентекләп аңлаттылар.
Коллектив үз сенсорын Висконсин белән бәйле ике төрле туфрак төрендә сынады - штатның төньяк-үзәк өлешләрендә комлы туфрак, һәм Висконсинның көньяк-көнбатышында киң таралган эремчек балчыклар - һәм сенсорларның төгәл нәтиҗәләр биргәнен ачыкладылар.
Тикшерүчеләр хәзер нитрат сенсорын күп функцияле сенсор системасына интеграциялиләр, алар "сенсор стикеры" дип атыйлар, анда өч төрле сенсор ябыштыргыч ярдәмендә сыгылучан пластик өслеккә куелган. Стикерларда шулай ук дым һәм температура сенсорлары бар.
Тикшерүчеләр берничә сенсор стикерны постка бәйләячәкләр, төрле биеклектә урнаштырачаклар, аннары постны туфракка күмәләр. Бу көйләү аларга төрле туфрак тирәнлегендә үлчәүләр ясарга мөмкинлек бирде.
"Нитратны, дымны һәм температураны төрле тирәнлектә үлчәп, без хәзер селитраны агызу процессын саный алабыз һәм нитратның туфрак аша ничек хәрәкәт итүен аңлый алабыз, бу элек мөмкин булмаган", диде Эндрюс.
2024 елның җәендә тикшерүчеләр сенсорны тагын да сынап карау өчен Ханкок авыл хуҗалыгы тикшеренү станциясенә һәм Висконсин-Мэдисон университетындагы Арлингтон авыл хуҗалыгы тикшеренү станциясенә туфракка 30 сенсор таягы куярга уйлыйлар.
Пост вакыты: Июль-09-2024