Technologie pour les plantes: Les ingénieurs ont développé des capteurs pour les feuilles, ce qui permet aux agriculteurs de recueillir des données plus détaillées sur leurs cultures

L’avenir de la science et de la technologie est prometteur – et ce n’est pas seulement pour l’homme et la machine. Les plantes entrent également dans l’action, grâce à des innovations telles que les « capteurs sur bande » à base de graphène, à faible coût et faciles à produire. Malgré la longue description, cette bande de capteur portable peut facilement être collée à une plante, ce qui, à son tour, permettra aux chercheurs et aux agriculteurs de recueillir et d’utiliser des données. Des développements concernant la bande de capteur ont été publiés dans la revue Advanced Materials Technologies.

« Avec un outil comme celui-ci, nous pouvons commencer à élever des plantes plus efficaces dans l’utilisation de l’eau », selon Patrick Schnable, phytothérapeute de l’Iowa State University. « C’est excitant. Nous ne pouvions pas faire ça avant. Mais, une fois que nous pouvons mesurer quelque chose, nous pouvons commencer à le comprendre. « 

Le dispositif portable ouvre beaucoup de possibilités, en particulier pour les agriculteurs, principalement à cause du capteur qui rend la mesure de l’eau possible. Ce capteur basé sur le graphène peut donner des mesures précises, telles que le temps nécessaire aux cultures et la quantité d’eau nécessaire pour atteindre leur plein potentiel.

Le graphène est surnommé le «matériau le plus mince de la terre». C’est un nid d’abeille en carbone qui est décrit comme étant juste un atome épais. Cependant, il est 200 fois plus fort que l’acier. C’est un excellent conducteur pour l’électricité et la chaleur et peut maintenir une forme stable. Des applications antérieures du graphène ont inclus des gants intelligents qui contiennent des «capteurs de tension et de pression portables», qui sont utilisés pour mesurer les mouvements de la main. (Connexe: Graphene réalise la percée supraconductivité: Une toute nouvelle façon de déplacer les électrons sans résistance)

Les différents capteurs, ainsi que la «méthode simple et polyvalente pour structurer et transférer des nanomatériaux à base de graphène» qui ont été utilisés pour construire les capteurs flexibles, sont réalisés par les chercheurs avec un souci de rentabilité et de haute performance.

Pour créer le capteur de l’usine portable, les ingénieurs ont utilisé un petit capteur de graphène, qu’ils appellent un «capteur de tatouage d’usine». Cela a été fait en découpant des motifs sur un bloc de polymère, puis en le remplissant d’une solution de graphène liquide. Après que le remplissage ait été affiné, les ingénieurs ont pu réaliser un capteur ultra-mince, avec des motifs aussi petits que cinq millionsième de mètre de large, plus petits que les cheveux humains.

« Ce processus de fabrication est très simple », selon le chercheur principal Liang Dong. « Vous utilisez simplement du ruban adhésif pour fabriquer ces capteurs. Le coût est juste des cents. « 

Pour le capteur de bande à base de graphène, les ingénieurs ont utilisé de l’oxyde de graphène, une composition chimique du graphène très sensible à la vapeur d’eau. Avec ceci comme matériau de base pour les capteurs à bande, la présence de vapeur d’eau dans l’air va changer la conductivité du matériau. Ce changement est ensuite mesuré pour enregistrer avec précision la transpiration (la libération de vapeur d’eau) des plantes.

« L’application la plus excitante des capteurs à bande que nous avons testés jusqu’à présent est le capteur de l’installation », a plaisanté Dong. « Le concept de capteurs électroniques portables pour les plantes est tout nouveau. Et les capteurs des plantes sont si minuscules qu’ils peuvent détecter la transpiration des plantes, mais ils n’affecteront pas la croissance des plantes ou la production des cultures. « 

Les ingénieurs du projet ne s’arrêtent pas avec les capteurs de l’usine. Cette technologie a la possibilité de se prêter à une variété d’applications, les chercheurs ont expliqué. Quelques exemples incluraient le diagnostic biomédical, l’ingénierie, ainsi que l’environnement.

Une étude distincte de l’Université de Leiden a fourni des propriétés supplémentaires pour le graphène, principalement hydrophile (attirant l’eau) cancer du sein. Cela élargit l’utilisation du matériau, car il peut être un matériau plus approprié pour les futurs biocapteurs.

En savoir plus sur les avancées technologiques réalisées avec le graphène sur Discoveries.news.