Como cientista de plantas da Iowa State University, Patrick Schnable está trabalhando com baixo custo, sensores baseados em grafeno que podem ser acoplados a plantas. A tecnologia mede o tempo que leva para dois tipos de plantas de milho moverem a água de suas raízes, para suas folhas inferiores, e então para suas folhas superiores. As informações coletadas fornecerão novos tipos de dados para pesquisadores e agricultores.
“Com uma ferramenta como esta, podemos começar a criar plantas que são mais eficientes no uso de água, " ele diz. “Isso é emocionante. Não podíamos fazer isso antes. Assim que pudermos medir algo, podemos começar a entendê-lo. ”
Chamada de tatuagem de sensor de planta, a tecnologia foi desenvolvida por Liang Dong, um professor associado de engenharia elétrica e de computação do estado de Iowa, para tornar essas medições de água possíveis. Seval Oren, um aluno de doutorado em engenharia elétrica e da computação, também ajudou a desenvolver a tecnologia de fabricação de sensores. Schnable, junto com Halil Ceylan, um professor de civil, construção, e engenharia ambiental, auxiliou no teste de aplicações dos sensores.
tecnologia emocionante para pesquisadores
Descoberto pela primeira vez em 2004, o grafeno é feito de folhas de carbono alveoladas com apenas um átomo de espessura. Suas propriedades são interessantes para os pesquisadores porque são fortes e estáveis, afinar, quase completamente transparente, extremamente leve, e um incrível condutor de eletricidade e calor.
“Estamos tentando fazer sensores que sejam mais baratos e de alto desempenho, ”Dong diz.
Fazer isso, a equipe desenvolveu um processo para fabricar padrões complexos de grafeno em fita. O primeiro passo, Dong explica, está criando padrões indentados na superfície de um bloco de polímero, ou com um processo de moldagem ou com impressão 3-D. Os engenheiros aplicam uma solução de grafeno líquido ao bloco, preenchendo os padrões recuados. Eles usam fita adesiva para remover o excesso de grafeno e, em seguida, pegam outra tira de fita para remover os padrões de grafeno, que cria um sensor na fita.
O processo pode produzir padrões precisos de até 5 milionésimos de metro de largura. Fazendo os padrões tão pequenos, Dong disse, aumenta a sensibilidade dos sensores.
“Este processo de fabricação é simples. Você apenas usa fita adesiva para fabricar esses sensores. O custo é de centavos, " ele diz.
Rastreando a transpiração
Em estudos de plantas, os sensores são feitos com óxido de grafeno, um material muito sensível ao vapor de água. “A presença de vapor d'água altera a condutividade do material, que pode ser quantificado para medir com precisão a transpiração de uma folha, ”Explica Dong.
Testado com sucesso em laboratório e experimentos de campo piloto, um de três anos, $ 472, A doação 363 da Iniciativa de Pesquisa em Agricultura e Alimentos do USDA apoiará mais testes de campo de transporte de água em plantas de milho. Michael Castellano, um professor associado de agronomia do estado de Iowa, e William T. Frankenberger, professor em ciência do solo, vai liderar o projeto. Dong e Schnable servirão como co-investigadores.
indo para o mercado
A Fundação de Pesquisa da Universidade Estadual de Iowa solicitou uma patente sobre a tecnologia de sensor.
Também concedeu a opção de comercializar a tecnologia para a EnGeniousAg, um Ames, Iowa, comece. Foi fundada por Dong, Schnable, Castellano, e James Schnable, professor assistente de agronomia e horticultura na Universidade de Nebraska-Lincoln, um colaborador em outro projeto de sensor do estado de Iowa que deu início à criação da empresa.
“O conceito de sensores eletrônicos vestíveis para plantas é totalmente novo, ”Disse Dong. “A aplicação mais interessante dos sensores baseados em fita que testamos até agora são os sensores da planta. Os sensores das plantas são tão pequenos que podem detectar a transpiração das plantas, mas eles não afetarão o crescimento da planta ou a produção agrícola. ”
Isso não é tudo que os sensores podem fazer.
Eles também podem abrir novas portas para uma ampla variedade de outras aplicações, incluindo sensores para diagnósticos biomédicos, para verificar a integridade estrutural dos edifícios, e para monitorar o meio ambiente. Após algumas modificações, os sensores podem ser usados para testar doenças ou pesticidas em plantações.
Saber mais
• Liang Dong
515 / 294-0388
[email protected]
• Patrick Schnable
515 / 294-0975
[email protected]
• EnGeniousAg
[email protected]
engeniousag.com
