Torpaqşünaslıq üzrə doktorant Şuohao Cai, Viskonsin Universiteti-Madison Hancock Kənd Təsərrüfatı Tədqiqat Stansiyasında torpağın müxtəlif dərinliklərində ölçmə aparmağa imkan verən çoxfunksiyalı sensor stikerli sensor çubuğu yerləşdirir.
MADISON - Viskonsin-Madison Universitetinin mühəndisləri ümumi Viskonsin torpaq növlərində nitratın davamlı, real vaxt rejimində monitorinqini təmin edə bilən aşağı qiymətli sensorlar hazırladılar. Bu çap edilmiş elektrokimyəvi sensorlar fermerlərə qida maddələrinin idarə edilməsində daha məlumatlı qərarlar qəbul etməyə və iqtisadi faydaları həyata keçirməyə kömək edə bilər.
Harvard Universitetinin dosenti Cozef Endryus, “Bizim sensorlarımız fermerlərə torpaqlarının qidalanma vəziyyəti və bitkiləri üçün mövcud olan nitrat miqdarı haqqında daha yaxşı başa düşməyə imkan verə bilər, onlara nə qədər gübrəyə ehtiyacları olduğunu daha dəqiq qərar verməyə kömək edə bilər” dedi. Tədqiqata Viskonsin-Madison Universitetinin Mexanika Mühəndisliyi Məktəbi rəhbərlik edib. "Əgər onlar aldıqları gübrə miqdarını azalda bilsələr, daha böyük təsərrüfatlar üçün xərclərə qənaət əhəmiyyətli ola bilər."
Nitratlar məhsulun inkişafı üçün vacib bir qidadır, lakin artıq nitratlar torpaqdan yuyula və yeraltı sulara daxil ola bilər. Bu cür çirklənmə çirklənmiş quyu suyunu içən insanlar üçün zərərlidir və ətraf mühitə zərərlidir. Tədqiqatçıların yeni sensoru nitratların yuyulmasına nəzarət etmək və onun zərərli təsirlərini azaltmaq üçün ən yaxşı təcrübələri inkişaf etdirməyə kömək etmək üçün kənd təsərrüfatı tədqiqat vasitəsi kimi də istifadə edilə bilər.
Torpaq nitratının monitorinqinin hazırkı üsulları əmək tutumlu, bahalıdır və real vaxt məlumatları vermir. Məhz buna görə də çap olunmuş elektronika üzrə mütəxəssis Endryu və onun komandası daha yaxşı, daha ucuz həll yolu yaratmağa başladılar.
Bu layihədə tədqiqatçılar potensiometrik sensor, nazik təbəqə elektrokimyəvi sensoru yaratmaq üçün inkjet çap prosesindən istifadə ediblər. Potensiometrik sensorlar tez-tez maye məhlullarda nitratı dəqiq ölçmək üçün istifadə olunur. Bununla belə, bu sensorlar ümumiyyətlə torpaq mühitlərində istifadə üçün uyğun deyildir, çünki böyük torpaq hissəcikləri sensorları cızır və dəqiq ölçmələrin qarşısını alır.
"Həll etməyə çalışdığımız əsas problem bu elektrokimyəvi sensorların sərt torpaq şəraitində düzgün işləməsi və nitrat ionlarını dəqiq aşkar etməyin bir yolunu tapmaq idi" dedi Andrews.
Komandanın həlli sensorun üzərinə poliviniliden flüorid təbəqəsi qoymaq olub. Andrews-a görə, bu material iki əsas xüsusiyyətə malikdir. Birincisi, onun ölçüsü təxminən 400 nanometr olan çox kiçik məsamələri var ki, bu da torpaq hissəciklərini bloklayarkən nitrat ionlarının keçməsinə imkan verir. İkincisi, hidrofilikdir, yəni suyu özünə çəkir və süngər kimi özünə çəkir.
"Beləliklə, nitratla zəngin hər hansı su üstünlük olaraq sensorlarımıza sızacaq, bu, həqiqətən vacibdir, çünki torpaq da süngər kimidir və eyni su udma qabiliyyətini əldə edə bilməsəniz, sensora daxil olan nəmlik baxımından mübarizəni uduzacaqsınız. Torpaq potensialı" dedi Andrews. “Poliviniliden flüorid təbəqəsinin bu xüsusiyyətləri bizə nitratla zəngin suyu çıxarmağa, onu sensorun səthinə çatdırmağa və nitratı dəqiq aşkar etməyə imkan verir”.
Tədqiqatçılar irəliləyişlərini 2024-cü ilin martında Advanced Materials Technology jurnalında dərc olunmuş məqalədə ətraflı izah etdilər.
Komanda öz sensorunu Viskonsin ilə əlaqəli iki fərqli torpaq növündə - ştatın şimal-mərkəzi hissələrində yayılmış qumlu torpaqlarda və Viskonsinin cənub-qərbində yayılmış gilli gillərdə sınaqdan keçirdi və sensorların dəqiq nəticələr verdiyini tapdı.
Tədqiqatçılar indi öz nitrat sensorunu “sensor stikeri” adlandırdıqları çoxfunksiyalı sensor sisteminə inteqrasiya edirlər, burada üç müxtəlif növ sensorlar yapışqan dayaqdan istifadə edərək çevik plastik səthə quraşdırılır. Etiketlərdə rütubət və temperatur sensorları da var.
Tədqiqatçılar posta bir neçə sensor stiker yapışdıracaq, onları müxtəlif hündürlüklərə yerləşdirəcək və sonra postu torpağa basdıracaq. Bu quraşdırma onlara müxtəlif torpaq dərinliklərində ölçmə aparmağa imkan verdi.
"Müxtəlif dərinliklərdə nitrat, rütubət və temperaturu ölçməklə, biz indi nitratın yuyulması prosesini kəmiyyətcə qiymətləndirə və nitratın əvvəllər mümkün olmayan torpaqda necə hərəkət etdiyini anlaya bilərik" dedi Andrews.
2024-cü ilin yayında tədqiqatçılar sensoru əlavə sınaqdan keçirmək üçün Hancock Kənd Təsərrüfatı Tədqiqat Stansiyasında və Viskonsin-Madison Universitetinin Arlinqton Kənd Təsərrüfatı Tədqiqat Stansiyasında torpağa 30 sensor çubuğu yerləşdirməyi planlaşdırırlar.
Göndərmə vaxtı: 09 iyul 2024-cü il