伊利诺伊大学(University of Illinois)的研究人员发明了可伸缩传感器，可以监测植物生长并远程传输数据，克服了最初的挑战，有可能彻底改变地球和太空中的农业实践。资料来源:美国宇航局马歇尔太空飞行中心
根据发表在《设备》杂志上的一篇论文，伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员已经开发出新的、高度灵活的传感器，能够自主监测和传输植物生长数据。
化学和生物分子工程教授Ying Diao与植物生物学教授兼系主任Andrew Leakey共同领导了这项研究。他说，聚合物传感器对湿度和温度具有弹性，在植物生长过程中可以拉伸400%以上，并向远程监控位置发送无线信号。
这项研究详细介绍了美国宇航局授予刁的一些早期成果，该研究旨在研究如何使用可穿戴印刷电子设备使太空农业成为可能。
她说:“这项工作的动机是宇航员在执行长期任务时需要可持续地种植蔬菜。”
她说，刁的团队利用地球上的实验室来完成这个项目，创造了一个高度可靠、可伸缩的电子设备——它的发展并不容易。
“老实说，我们开始这项工作时认为这项任务只需要几个月的时间就能完善。然而，我们很快意识到我们的聚合物太硬了，”研究生、该研究的第一作者王四清说。“我们必须重新制定许多组件，使它们更柔软和可拉伸，并调整我们的打印方法来控制设备内部微结构的组装，以便它们在打印和固化过程中不会形成大晶体。”
该团队研制出了一种非常薄的薄膜装置，这种装置有助于在组装和印刷过程中抑制晶体的生长。
发展及成果
王说:“在解决了可拉伸性和组装问题之后，我们必须解决在高湿度和快速增长的情况下使用可穿戴电子产品所带来的问题。”“我们需要可重复的结果，这样我们就不会让传感器在生长实验中脱落或电子故障。我们最终设计出了一种不受恶劣条件影响的无缝电极和界面。”
“基于可拉伸聚合物电子的自主远程应变传感器”(SPEARS2)是三年努力工作的产物，证明了应用科学很少经历“灵光一现”的时刻。
“这是一项令人兴奋的技术进步，我们有能力对植物生长进行精确、无创的实时测量。我期待着看到它如何补充最新的工具来询问基因组和细胞过程，”利基说。
刁还表示，她很高兴能够发现这项研究将继续取得进展的所有方式。
例如，这项研究着眼于像玉米这样主要向上生长的植物。然而，研究人员计划改进他们的电子印刷方法，以创建一个可以监测向上和向外生长的系统。
该团队表示，他们也在努力实现远程感知和监控化学过程的能力。
“我认为可穿戴电子研究界忽视植物的时间太长了，”刁说。“我们知道它们在适应气候的过程中承受着很大的压力，我认为软电子技术可以在促进我们的理解方面发挥更大的作用，这样我们就可以确保植物在未来健康、快乐和可持续发展——无论是在太空、其他星球上，还是在地球上。”
参考资料:“用于远程自主植物生长监测的高度可伸缩，坚固和有弹性的可穿戴电子设备”，作者:王siqing, Bindu Edupulapati, Jackie M. Hagel, Justin J. Kwok, Jennifer C. Quebedeaux, Azzaya Khasbaatar, Janice M. Baek, Daniel W. Davies, Kavinraaj Ella Elangovan, Raymond M. Wheeler, Andrew D.B. Leakey, Curtis W. Hill, Kosta A. Varnavas和Ying Diao, 2024年3月13日，Device。DOI: 10.1016 / j.device.2024.100322
美国宇航局和贝克曼支持这项研究。
