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【中國智能制造網(wǎng) 技術(shù)前沿】日前，美國愛荷華州立大學(xué)用3D打印制作出石墨烯傳感器，可以用來收集關(guān)于農(nóng)作物用水的數(shù)據(jù)。科學(xué)家對石墨烯傳感器的潛力充滿信心，石墨烯傳感器除了研究作物之外，還可以用于其他領(lǐng)域。
美研發(fā)3D打印石墨烯傳感器 可用于農(nóng)作物研究
近日，愛荷華州立大學(xué)的科學(xué)家們正在使用3D打印來制作石墨烯傳感器，這種傳感器可以用來收集關(guān)于農(nóng)作物用水的數(shù)據(jù)。傳感器也可以用于生物醫(yī)學(xué)診斷、建筑和其他領(lǐng)域。
利用一種技術(shù)可以產(chǎn)生的小至百萬分之五十米的石墨烯圖案，您可能會(huì)想知道為什么愛荷華州立大學(xué)正在使用這種技術(shù)為植物生產(chǎn)“紋身傳感器”。
答案在于數(shù)據(jù)收集。通過將石墨烯傳感器附加到植物上，愛荷華州立大學(xué)的科學(xué)家可以向研究人員和農(nóng)民提供新的數(shù)據(jù)，幫助他們更好地了解植物背后的自然過程，并利用這些知識產(chǎn)生更好的結(jié)果-學(xué)術(shù)或商業(yè)。
愛荷華州植物科學(xué)家Patrick Schnable說：“借助這樣的工具，我們可以開始培育更利用水的植物。我們以前不能這樣做。但是一旦我們能夠衡量一些東西，我們就可以開始培育它了。”
這種微小的植物傳感器是由石墨烯制成的，這是一種原子厚的碳，它堅(jiān)固而穩(wěn)定，是一個(gè)很好的導(dǎo)體。這是一個(gè)非常有用的材料，但是操作起來相對困難，這意味著科學(xué)家們一直在尋找新的方法來充分利用該材料。
愛荷華州的研究人員試圖在磁帶上制作復(fù)雜的石墨烯圖案，并且在3D打印的幫助下完成了這項(xiàng)工作。
這個(gè)過程開始于一位科學(xué)家在聚合物塊表面上制作凹凸圖案，使用3D打印機(jī)或者模制工藝。這提供了起點(diǎn)。接下來，將液體石墨烯溶液施加到塊上，填充凹進(jìn)的圖案。
然后可以用磁帶去除多余的石墨烯，然后再使用另一條磁帶從石墨塊上地去除石墨烯圖案。終的結(jié)果是一條完整的復(fù)雜3D打印石墨烯圖案的磁帶。
這是一個(gè)可以導(dǎo)致高分辨率石墨烯排列的過程?？梢允褂眠@種工藝制作百萬分之一米寬的，或者是人類頭發(fā)寬度的二十分之一的圖案，從而產(chǎn)生具有高度靈敏度的傳感器。
這也是一個(gè)非常實(shí)惠的過程，可以吸引不同的用戶：“這個(gè)制作過程非常簡單，”愛荷華州電氣和計(jì)算機(jī)工程副教授Liang Dong說。“你只需用磁帶來制造這些傳感器。成本只用美分來計(jì)算。”
在制造植物傳感器時(shí)，研究人員使用對水蒸汽高度敏感的氧化石墨烯，通過改變其電導(dǎo)率來響應(yīng)水蒸氣的存在。這意味著傳感器可以用來測量葉片的蒸騰(水蒸氣釋放)。
粘附式植物傳感器已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)中成功地進(jìn)行了測試，如果研究小組獲得傳感器技術(shù)zhuanli，可以進(jìn)一步發(fā)展。該技術(shù)的商業(yè)化也得到了EnGeniousAg的同意。
科學(xué)家對石墨烯傳感器的潛力充滿信心，石墨烯傳感器除了研究作物之外，還可以用于其他領(lǐng)域，如生物醫(yī)學(xué)診斷、檢查建筑物的結(jié)構(gòu)完整性、監(jiān)測環(huán)境、檢測作物是否有疾病或殺蟲劑等等。
然而，現(xiàn)在，研究人員希望把大部分精力集中在他們開發(fā)的電站傳感器上。
Dong先生說：“迄今為止，我們測試的基于磁帶的傳感器令人興奮的應(yīng)用是工廠傳感器。植物可穿戴電子傳感器的概念是全新的。植物傳感器非常小，可以檢測植物的蒸騰作用，但不會(huì)影響植物生長或作物生產(chǎn)。”
據(jù)悉，該創(chuàng)新研究的結(jié)果已于近發(fā)表在Advanced Materials Technologies雜志上。它的作者是Seval Oren、Halil Ceylan、Patrick S. Schnable和Liang Dong。
(原標(biāo)題：科學(xué)家為植物造3D打印可穿戴式傳感器，可測量農(nóng)作物用水量！)
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