Los ingenieros fabrican sensores portátiles para plantas, permitiendo mediciones del uso del agua en cultivos

Patrick Schnable, cientíco de plantas de la Universidad Estatal de Iowa, describió rápidamente cómo midió el tiempo que le toma a dos tipos de plantas de maíz mover el agua de sus raíces, a sus hojas inferiores y luego a sus hojas superiores. Esta no fue una charla técnica, precisa y de carteles.

Fecha: 09-Jan-2018

Tags: sensores , cultivos , agua

Fuente: Agriculturers

Este era un investigador interesado en trabajar con sensores en cinta nuevos, de bajo costo y de producción sencilla, basados en el grafeno, que se pueden conectar a las plantas y pueden proporcionar nuevos tipos de datos a investigadores y agricultores.

“Con una herramienta como esta, podemos comenzar a criar plantas que sean más ecientes en el uso de agua” , dijo. “Es emocionante. No podíamos hacer esto antes. Pero una vez que podemos medir algo, podemos comenzar a entenderlo”.

La herramienta que hace posible estas mediciones de agua es un pequeño sensor de grafeno que puede pegarse con cinta adhesiva a las plantas. Los investigadores lo han denominado un “sensor de tatuaje vegetal”. El grafeno es un material maravilloso. Es un panal de carbono de apenas un átomo de grosor, es excelente para conducir la electricidad y el calor, y es fuerte y estable. La tecnología de grafeno sobre cinta en este estudio también se ha utilizado para producir sensores de tensión y presión portátiles, incluidos sensores integrados en un “guante inteligente” que mide los movimientos de las manos.

Los investigadores describen los diversos sensores y el “método simple y versátil para modelar y transferir nanomateriales basados en grafeno” para crear sensores exibles en un documento presentado en la portada del número de diciembre de 2017 de la revista Advanced Materials Technologies.

La investigación ha sido apoyada principalmente por el programa Faculty Scholars del Instituto de Ciencias Vegetales de Iowa State.

Liang Dong, profesor asociado del estado de Iowa de ingeniería eléctrica e informática, es el autor principal del papel y desarrollador de la tecnología. Seval Oren, estudiante de doctorado en ingeniería eléctrica e informática, es coautor y colaboró en el desarrollo de la tecnología de fabricación de sensores. Los coautores que ayudaron a probar las aplicaciones de los sensores son Schnable, director del Instituto de Ciencias Vegetales del Estado de Iowa, profesor distinguido Charles F. Curtiss en Agricultura y Ciencias de la Vida, presidente de la Junta de Promoción de Maíz de Iowa en Genética y erudito de Baker en Empresariado Agrícola ; y Halil Ceylan, profesor de ingeniería civil, construcción e ingeniería ambiental.

“Estamos tratando de fabricar sensores que sean más baratos y que tengan un alto rendimiento” , dijo Dong.

 

Para hacer eso, los investigadores han desarrollado un proceso para fabricar intrincados patrones de grafeno en cinta. Dong dijo que el primer paso es crear patrones dentados en la supercie de un bloque de polímero, ya sea con un proceso de moldeado o con impresión en 3-D. Los ingenieros aplican una solución de grafeno líquido al bloque, rellenando los patrones con sangría. Usan cinta para eliminar el exceso de grafeno. Luego toman otra tira de cinta para alejar los patrones de grafeno, creando un sensor en la cinta.

El proceso puede producir patrones precisos de hasta 5 millonésimas de metro de ancho, solo una vigésima parte del diámetro del cabello humano promedio. Dong dijo que hacer los patrones tan pequeños aumenta la sensibilidad de los sensores.

(El proceso, por ejemplo, produjo una imagen detallada de la mascota Ciclón del estado de Iowa que tenía menos de 2 milímetros de diámetro. “Creo que este es probablemente el ciclón más pequeño” , dijo Dong).

“Este proceso de fabricación es muy simple” , dijo Dong. “Simplemente usas cinta para fabricar estos sensores. El costo es solo centavos”. En el caso de los estudios de plantas, los sensores están hechos con óxido de grafeno, un material muy sensible al vapor de agua.

La presencia de vapor de agua cambia la conductividad del material y puede cuanticarse para medir con precisión la transpiración (la liberación de vapor de agua) de una hoja. Los sensores de la planta se han probado con éxito en experimentos de laboratorio y de campo piloto, dijo Dong.

Una nueva subvención de $ 472,363 por tres años de la Iniciativa de Investigación Agrícola y Alimentaria del Departamento de Agricultura de EE. UU. Apoyará más pruebas de campo del