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通过柔性电子设备进行植物健康管理

生物和非生物胁迫的出现对植物的生长和产量造成潜在的损害。因此,准确监测和评估植物健康状况非常重要;然而,常规的笨重传感器通常限于集中的气候条件或在气体交换室内进行测量。

一种策略是将工厂与灵活的传感器进行智能接口。然而,由于植物的生理信息相对复杂,因此利用它们的生理信息是一项挑战。此外,非生物胁迫因素的同步检测需要持久耐用,灵活,多功能的传感器系统来进行长时间监控,而不会降低性能和信号串扰。

大阪府大学(OPU)的研究人员在ACS Nano上发表的题为“多峰植物医疗柔性传感器系统”的最新研究中,报告了一个集成的多峰柔性传感器系统,该系统包括室内湿度传感器,叶片湿度传感器,光学传感器和温度。传感器可以利用植物潜在的生理健康问题。重要的是,通过利用植物蒸腾过程,基于这种植物-机器生物界面,在长期监测(> 15天)中目测记录了大果南美象的脱水情况。

使用堆叠的ZnIn 2 S 4(ZIS)纳米片作为内核感测介质,基于ZIS纳米片的柔性传感器不仅可以感知光响应的快速响应(〜4 ms),而且还可以以持久的稳定性能监控湿度。随着ZIS纳米片材首次应用于湿度传感器,详细进行了湿度传感机理的理论和实验研究。在没有信号交叉耦合作用的情况下,实时测量了控制植物蒸腾作用的三个主要非生物胁迫(即湿度,光照和温度)。

Dae教授说:“大多数柔性传感器已经应用于人类健康监测和/或人机界面。所提出的用于植物健康状态监测的多模式柔性传感器系统的概念可能会开辟通往智能农业的道路。” -Hyeong Kim,软电子专家。

该项目的负责人竹井邦治(Kuniharu Takei)教授说:“通过合理地选择活性传感材料和电极,我们已经解决了持久的传感器性能,可长期跟踪植物上的非生物胁迫以及无串扰的多通道信号采集。”

未来的任务包括进一步减少柔性传感器系统的厚度和重量,响应其他生物和非生物胁迫而增加传感器功能以及提高以时空模式解码植物化学信号的能力。还应考虑环境气体(例如CO 2,O 2或NO x)对传感器输出的影响。

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