Torpaqşünaslıq üzrə doktorantura tələbəsi Şuohao Kay, Viskonsin-Madison Universitetinin Hankok Kənd Təsərrüfatı Tədqiqat Stansiyasında torpağın müxtəlif dərinliklərində ölçmə aparmağa imkan verən çoxfunksiyalı sensor stikeri olan sensor çubuğu yerləşdirir.
MADISON — Viskonsin-Madison Universitetinin mühəndisləri Viskonsin ştatının ümumi torpaq növlərində nitratın davamlı, real vaxt rejimində monitorinqini təmin edə bilən ucuz sensorlar hazırlayıblar. Bu çap olunmuş elektrokimyəvi sensorlar fermerlərə daha məlumatlı qida maddələrinin idarə olunması qərarları verməyə və iqtisadi fayda əldə etməyə kömək edə bilər.
Harvard Universitetinin dosenti Cozef Endryu bildirib ki, “Sensorlarımız fermerlərə torpaqlarının qidalanma vəziyyətini və bitkiləri üçün mövcud olan nitratın miqdarını daha yaxşı başa düşməyə imkan verə bilər və bu da onlara əslində nə qədər gübrəyə ehtiyac duyduqlarını daha dəqiq müəyyən etməyə kömək edə bilər. Tədqiqata Viskonsin-Madison Universitetinin Mexanika Mühəndisliyi Məktəbi rəhbərlik edib. “Əgər onlar aldıqları gübrənin miqdarını azalda bilsələr, xərc qənaəti daha böyük təsərrüfatlar üçün əhəmiyyətli ola bilər.”
Nitratlar məhsulun böyüməsi üçün vacib bir qida maddəsidir, lakin artıq nitratlar torpaqdan sızaraq yeraltı sulara daxil ola bilər. Bu tip çirklənmə çirklənmiş quyu suyu içən insanlar üçün zərərlidir və ətraf mühit üçün zərərlidir. Tədqiqatçıların yeni sensoru həmçinin nitrat sızmasını izləmək və onun zərərli təsirlərini azaltmaq üçün ən yaxşı təcrübələrin hazırlanmasına kömək etmək üçün kənd təsərrüfatı tədqiqat vasitəsi kimi istifadə edilə bilər.
Torpaq nitratının monitorinqi üçün mövcud metodlar əmək tələb edir, bahalıdır və real vaxt rejimində məlumat vermir. Buna görə də çap elektronikası üzrə mütəxəssis Endryu və onun komandası daha yaxşı və daha ucuz bir həll yolu yaratmağa başladılar.
Bu layihədə tədqiqatçılar nazik təbəqəli elektrokimyəvi sensor növü olan potensiometrik sensor yaratmaq üçün inkjet çap prosesindən istifadə ediblər. Potensiometrik sensorlar tez-tez maye məhlullarda nitratı dəqiq ölçmək üçün istifadə olunur. Lakin, bu sensorlar ümumiyyətlə torpaq mühitində istifadə üçün uyğun deyil, çünki böyük torpaq hissəcikləri sensorları cıza və dəqiq ölçmələrin aparılmasına mane ola bilər.
Endryus dedi: “Həll etməyə çalışdığımız əsas çətinlik, bu elektrokimyəvi sensorların sərt torpaq şəraitində düzgün işləməsini və nitrat ionlarını dəqiq aşkarlamasını təmin etmək üçün bir yol tapmaq idi”.
Komandanın həlli sensorun üzərinə poliviniliden florid təbəqəsi qoymaq idi. Endryusa görə, bu materialın iki əsas xüsusiyyəti var. Birincisi, təxminən 400 nanometr ölçüsündə çox kiçik məsamələri var ki, bu da torpaq hissəciklərini bloklayarkən nitrat ionlarının keçməsinə imkan verir. İkincisi, o, hidrofildir, yəni suyu cəlb edir və süngər kimi udur.
“Beləliklə, nitratla zəngin olan istənilən su üstünlük verilən şəkildə sensorlarımıza sızacaq ki, bu da həqiqətən vacibdir, çünki torpaq da süngər kimidir və eyni su udma qabiliyyətini əldə edə bilməsəniz, nəmin sensora daxil olması baxımından mübarizəni uduzacaqsınız. Torpaq potensialı”, - deyə Endryu bildirib. “Poliviniliden flüorid təbəqəsinin bu xüsusiyyətləri bizə nitratla zəngin suyu çıxarmağa, onu sensor səthinə çatdırmağa və nitratı dəqiq aşkar etməyə imkan verir.”
Tədqiqatçılar öz irəliləyişlərini 2024-cü ilin mart ayında Advanced Materials Technology jurnalında dərc olunmuş məqalədə ətraflı şəkildə izah ediblər.
Komanda sensorlarını Viskonsinlə əlaqəli iki fərqli torpaq növü üzərində - ştatın şimal-mərkəzi hissələrində geniş yayılmış qumlu torpaqlar və Viskonsinin cənub-qərbində geniş yayılmış lilli gilli torpaqlar üzərində sınaqdan keçirdi və sensorların dəqiq nəticələr verdiyini aşkar etdi.
Tədqiqatçılar hazırda nitrat sensorlarını "sensor stikeri" adlandırdıqları çoxfunksiyalı sensor sisteminə inteqrasiya edirlər. Bu sistemdə üç müxtəlif növ sensor yapışqanlı arxa təbəqə istifadə edərək elastik plastik səthə quraşdırılır. Stikerlərdə həmçinin rütubət və temperatur sensorları da var.
Tədqiqatçılar bir dirəyə bir neçə sensor stiker yapışdıracaq, onları müxtəlif hündürlüklərdə yerləşdirəcək və sonra dirəyi torpağa basdıracaqlar. Bu quraşdırma onlara müxtəlif torpaq dərinliklərində ölçmə aparmağa imkan verdi.
Endryus dedi: “Müxtəlif dərinliklərdə nitrat, rütubət və temperaturu ölçməklə, indi nitratın yuyulma prosesini kəmiyyətcə müəyyən edə və nitratın torpaqdan necə keçdiyini başa düşə bilərik, əvvəllər isə bu mümkün deyildi”.
2024-cü ilin yayında tədqiqatçılar sensoru daha da sınaqdan keçirmək üçün Viskonsin-Madison Universitetinin Hancock Kənd Təsərrüfatı Tədqiqat Stansiyasında və Arlington Kənd Təsərrüfatı Tədqiqat Stansiyasında torpağa 30 sensor çubuq yerləşdirməyi planlaşdırırlar.
Yazı vaxtı: 09 İyul 2024