Nije boaiemsensors koenen de effisjinsje fan gewaaksbemesting ferbetterje

Dongstoffen mei stikstof wurde brûkt om de produksje fan iten te ferheegjen, mar har útstjit kin it miljeu fersmoargje. Foar it maksimalisearjen fan it gebrûk fan boarnen, it ferheegjen fan lânbouopbringsten en it ferminderjen fan miljeurisiko's, is trochgeande en real-time monitoring fan boaiemeigenskippen, lykas boaiemtemperatuer en dongstofútstjit, essensjeel. In sensor mei meardere parameters is nedich foar tûke of presyzjelânbou om NOX-gasútstjit en boaiemtemperatuer te folgjen foar de bêste bemesting.

James L. Henderson, Jr. Memorial Associate Professor of Engineering Science and Mechanics oan Penn State Huanyu "Larry" Cheng liede de ûntwikkeling fan in multiparametersensor dy't temperatuer- en stikstofsignalen mei súkses skiedt om krekte mjitting fan elk mooglik te meitsjen.

Cheng sei,"Foar effisjinte bemesting is der in needsaak foar trochgeande en real-time monitoring fan boaiemomstannichheden, benammen stikstofgebrûk en boaiemtemperatuer. Dit is essensjeel foar it evaluearjen fan gewaakssûnens, it ferminderjen fan miljeufersmoarging en it befoarderjen fan duorsume en presyzjelânbou."

De stúdzje hat as doel de juste hoemannichte te brûken foar de bêste gewaaksopbringst. De produksje fan it gewaaks kin leger wêze as it wêze kin as der mear stikstof brûkt wurdt. As der tefolle dongstof tapast wurdt, wurdt it fergriemd, kinne planten ferbaarne en wurde giftige stikstofdampen yn it miljeu frijlitten. Boeren kinne de ideale nivo's fan dongstof foar de groei fan planten berikke mei help fan krekte stikstofnivo-deteksje.

Mei-auteur Li Yang, in heechlearaar oan 'e Skoalle foar Keunstmjittige Yntelliginsje oan 'e Hebei Universiteit fan Technology yn Sina, sei:"Plantgroei wurdt ek beynfloede troch temperatuer, dy't ynfloed hat op 'e fysike, gemyske en mikrobiologyske prosessen yn 'e boaiem. Troch trochgeande monitoring kinne boeren strategyen en yntervinsjes ûntwikkelje as de temperatueren te heech of te kâld binne foar har gewaaksen."

Neffens Cheng wurde sensormeganismen dy't ûnôfhinklik fan elkoar stikstofgas- en temperatuermjittingen kinne krije, selden rapportearre. Sawol gassen as temperatuer kinne fariaasjes feroarsaakje yn 'e wjerstânslêzing fan' e sensor, wêrtroch it lestich is om ûnderskied te meitsjen tusken har.

It team fan Cheng makke in heechweardige sensor dy't stikstofferlies ûnôfhinklik fan boaiemtemperatuer kin detektearje. De sensor is makke fan vanadiumokside-dopearre, laser-induzearre grafeenskuim, en it is ûntdutsen dat dopingmetaalkompleksen yn grafeen de gasadsorpsje en deteksjegefoelichheid ferbetterje.

Omdat in sêft membraan de sensor beskermet en stikstofgaspermeaasje foarkomt, reagearret de sensor allinnich op temperatuerferoarings. De sensor kin ek sûnder ynkapseling en by in hegere temperatuer brûkt wurde.

Dit makket krekte mjitting fan it stikstofgas mooglik troch de effekten fan relative fochtigens en boaiemtemperatuer út te sluten. Temperatuer en stikstofgas kinne folslein en sûnder ynterferinsje ûntkoppeld wurde mei de ynsletten en net-ynkapsele sensoren.

De ûndersiker sei dat it ûntkoppelen fan temperatuerferoarings en stikstofgasútstjit brûkt wurde kin om multimodale apparaten te meitsjen en te ymplementearjen mei ûntkoppelde sensormeganismen foar presyzjelânbou yn alle waarsomstannichheden.

Cheng sei: "De mooglikheid om tagelyk ultra-lege stikstofokside-konsintraasjes en lytse temperatuerferoarings te detektearjen makket de wei frij foar de ûntwikkeling fan takomstige multimodale elektroanyske apparaten mei ûntkoppelde sensormeganismen foar presyzjelânbou, sûnensmonitoring en oare tapassingen."

It ûndersyk fan Cheng waard finansierd troch de National Institutes of Health, de National Science Foundation, Penn State, en de Chinese National Natural Science Foundation.