Shuohao Cai, xwendekarekî doktorayê di zanista axê de, çîpek sensorê bi stîkerek sensorê ya pirfonksiyonel datîne ku destûrê dide pîvandinê di kûrahiyên cûda yên axê de li Îstasyona Lêkolînên Çandiniyê ya Hancock a Zanîngeha Wisconsin-Madison.
MADISON — Endezyarên Zanîngeha Wisconsin-Madison sensorên erzan pêşxistine ku dikarin çavdêriya domdar û rast-dem a nîtratê di celebên axa hevpar ên Wisconsin de peyda bikin. Ev sensorên elektroşîmyayî yên çapkirî dikarin ji cotkaran re bibin alîkar ku biryarên rêveberiya xurekê yên agahdartir bidin û feydeyên aborî bi dest bixin.
Joseph Andrews, profesorê alîkar li Zanîngeha Harvardê got, "Sensorên me dikarin têgihîştinek çêtir bidin cotkaran li ser rewşa xurekiya axa xwe û mîqdara nîtratê ya berdest ji bo nebatan, û alîkariya wan dike ku bi awayekî rasttir biryar bidin ka ew bi rastî çiqas gubre hewce ne." Lêkolîn ji hêla Dibistana Endezyariya Mekanîkî ya Zanîngeha Wisconsin-Madison ve hate rêvebirin. "Ger ew karibin mîqdara gubreya ku dikirin kêm bikin, teserûfa lêçûnê dikare ji bo zeviyên mezintir girîng be."
Nîtrat ji bo mezinbûna çandiniyê xurekek girîng e, lê nîtratên zêde dikarin ji axê derkevin û bikevin nav ava binê erdê. Ev celeb qirêjbûn ji bo kesên ku ava bîrê ya qirêj vedixwin zirardar e û ji bo jîngehê zirardar e. Sensora nû ya lêkolîneran dikare wekî amûrek lêkolîna çandiniyê jî were bikar anîn da ku rijandina nîtratê were şopandin û ji bo pêşxistina pratîkên çêtirîn ji bo kêmkirina bandorên wê yên zirardar bibe alîkar.
Rêbazên heyî yên ji bo şopandina nîtrata axê ked-zêde dixwazin, biha ne, û daneyên rast-dem peyda nakin. Ji ber vê yekê pisporê elektronîka çapkirî Andrews û tîma wî dest bi afirandina çareseriyek çêtir û erzantir kirin.
Di vê projeyê de, lêkolîneran pêvajoyek çapkirina inkjet bikar anîn da ku sensorek potensiyometrîk, ku cureyek sensorek elektroşîmyayî ya fîlma zirav e, biafirînin. Sensorên potensiyometrîk pir caran ji bo pîvandina rast a nîtratê di çareseriyên şil de têne bikar anîn. Lêbelê, ev sensor bi gelemperî ji bo karanîna di hawîrdorên axê de ne guncaw in ji ber ku perçeyên mezin ên axê dikarin sensoran bixurînin û pîvandina rast asteng bikin.
Andrews got, "Pirsgirêka sereke ya ku me hewl dida çareser bikin ew bû ku rêyek bibînin da ku van sensorên elektroşîmyayî di şert û mercên axa dijwar de bi rêkûpêk bixebitin û îyonên nîtratê bi rastî tespît bikin."
Çareseriya tîmê ew bû ku qatek ji polîvînîlîden florîd li ser sensorê deynin. Li gorî Andrews, ev materyal du taybetmendiyên sereke hene. Ya yekem, ew xwedî porên pir piçûk in, bi qasî 400 nanometre ne, ku dihêlin iyonên nîtratê derbas bibin dema ku perçeyên axê asteng dikin. Ya duyemîn, ew hîdrofîlîk e, ango ew avê dikişîne û mîna kefekê wê dimije.
Andrews got, "Ji ber vê yekê her ava dewlemend bi nîtratê dê bi tercîhî bikeve nav sensorên me, ku ev pir girîng e ji ber ku ax jî mîna îsfencê ye û heke hûn nikaribin heman kişandina avê bistînin, hûn ê di warê şilbûna ku dikeve nav sensorê de şer winda bikin. Potansiyela axê," "Ev taybetmendiyên qata polîvînîlîden florîd dihêle ku em ava dewlemend bi nîtratê derxînin, bigihînin rûyê sensorê û nîtratê bi rastî tespît bikin."
Lêkolîneran pêşketinên xwe di gotareke ku di Adara 2024an de di kovara Advanced Materials Technology de hatiye weşandin de bi hûrgilî rave kirin.
Tîmê sensora xwe li ser du cureyên axa cuda yên bi Wisconsinê ve girêdayî ceriband - axên qûmî, ku li deverên bakur-navendî yên eyaletê gelemperî ne, û axên gil û xwê, ku li başûr-rojavayê Wisconsinê gelemperî ne - û dît ku sensoran encamên rast derxistin.
Lêkolîner niha sensora xwe ya nîtratê di nav pergaleke sensorê ya pirfonksiyonel de entegre dikin ku ew jê re "stikera sensorê" dibêjin, ku tê de sê cureyên sensorên cûda li ser rûyek plastîk a nerm bi karanîna piştgiriyek pêvekirî têne danîn. Stiker her wiha sensorên şilbûn û germahiyê jî dihewînin.
Lêkolîner dê çend stîkerên hestiyar li stûnekê ve girêdin, wan li bilindahiyên cûda bi cih bikin, û dûv re stûnê di axê de veşêrin. Vê sazkirinê rê da wan ku di kûrahiyên axê yên cûda de pîvanan bigirin.
Andrews got, "Bi pîvandina nîtratê, şilbûn û germahiyê di kûrahiyên cûda de, em dikarin niha pêvajoya derxistina nîtratê bipîvin û fêm bikin ka nîtrat çawa di nav axê re derbas dibe, ku berê ne mimkûn bû."
Di havîna 2024an de, lêkolîner plan dikin ku 30 çîpên sensoran li axê li Stasyona Lêkolînên Çandiniyê ya Hancock û Stasyona Lêkolînên Çandiniyê ya Arlington li Zanîngeha Wisconsin-Madison bi cih bikin da ku sensorê bêtir biceribînin.
Dema şandinê: Tîrmeh-09-2024