爱荷华州立大学植物科学家帕特里克·施纳布尔（Patrick Schnable）简单描述了他是如何测量出两种玉米植物将水从根部移到下部叶子，然后再到上部叶子的时间。
这不是技术性的，精确的，报告式的谈话。这是一种研究人员感兴趣做的新型的、低成本且易于生产的基于石墨烯的磁带传感器，它可以附加到植物上，可以给研究人员和农民提供新型数据。
他说：“有了这样的工具，我们就可以开始培育更高效利用水的植物。“这很令人兴奋，以前我们做不到，但是一旦我们能够测量出一些东西，我们就开始明白了。”
这些用于测量水的工具是一种小型的石墨烯传感器，它可以贴在植物上，被研究人员称之为“植物纹身传感器”。石墨烯是一种神奇的材料。它是一个原子厚的碳蜂窝，导电性和导热性都很好，而且坚固稳定。这项研究中的石墨烯与其他其他上技术结合也被用于生产可穿戴应变压力传感器，其中包括置于测量手部运动的传感器“智能手套”。
研究人员介绍了各种传感器，并在2017年12月刊《Advanced Materials Technologies》期刊的封面上发表的一篇论文中介绍了“用于图案化和转移石墨烯基纳米材料的简单而通用的方法”去创建灵活的传感器。这项研究主要得到爱荷华州植物科学研究所教授学者项目的支持。
爱荷华州电气和计算机工程副教授Liang Dong是该技术的论文作者和开发人员。电气和计算机工程博士生Seval Oren是协助开发传感器制造技术的合作者。帮助测试传感器应用的合作者有爱荷华州立植物科学研究所所长Schnable，农业和生命科学领域杰出教授以及爱荷华州玉米促进委员会遗传学教授和农业企业家Baker学者；以及土木，建筑和环境工程教授Halil Ceylan。
Dong说：“我们正在试图制造出更便宜，性能更好的传感器。”。为此，研究人员已经开发出一种在胶带上制作复杂石墨烯图案的工艺。Dong说，第一步是在聚合物块的表面上创建凹凸图案，然后使用成型工艺或3D打印技术成型。工程师将液体石墨烯溶液施加到块上，填充凹进的图案。用胶带去除多余的石墨烯。然后再拿出另一条胶带拉开石墨烯图案，在胶带上形成一个传感器。
这个过程可以产生只有百万分之一米的宽度的精细图案，其宽度只有普通人头发直径的二十分之一。Dong 教授表示，图案越小传感器的灵敏度越高。他还说：“这个制造过程非常简单，你只需要是用胶带来制造这些传感器，成本也只有几美分。”
在植物研究中，传感器由氧化石墨烯制成，石墨烯是一种对水蒸气非常敏感的材料。水蒸气的存在会改变材料的电导率，并且可以被量化以精确测量叶子的蒸腾作用（水蒸气的释放）。
Dong教授说，植物传感器已经在实验室和现场试验中成功地进行了测试。美国农业部农业与食品研究计划最近三年拨款472,363美元用于支持更多的玉米水传输试验。爱荷华州农艺学副教授Michael Castellano和土壤科学William T. Frankenberger教授将领导这个项目。共同研究人员包括Dong和Schnable。
爱荷华州立大学研究基金会已经申请了该传感器技术方面的专利。该研究基金会还将该技术授予了EnGeniousAg公司，EnGeniousAg是一家由内布拉斯加大学林肯分校农学和园艺学助理教授Dong，Schnable，Castellano和James Schnable共同创立的创业公司，还有一个合作者（Patrick Schnable的儿子）在爱荷华州的传感器项目的另一个发起公司。
爱荷华州立大学研究基金会已经申请了该传感器技术方面的专利。该研究基金会还将该技术授予了EnGeniousAg公司，EnGeniousAg是一家由内布拉斯加大学林肯分校农学和园艺学助理教授Dong，Schnable，Castellano和James Schnable共同创立的创业公司，还有一个合作者（Patrick Schnable的儿子）在爱荷华州的传感器项目的另一个发起公司。
Dong说：“迄今为止我们测试过的磁带传感器最令人兴奋的应用就是植物传感器。可穿戴式电子植物传感器的概念是全新的，而且植物传感器非常小，可以检测植物的蒸腾作用，但不会影响植物或作物生长。”
但这不是所有的传感器都可以做到的。作者在他们的论文中写道，这项技术可以为各种应用“开辟一条新的道路”，包括用于生物医学诊断的传感器，用于检查建筑物的结构完整性，用于环境监测，并且在适当修改之后用于测试作物的疾病或杀虫剂的残留。
文章来源：材料科技在线
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