研究人员开发了一种新的贴片，植物可以“佩戴”以持续监测疾病或其他压力，例如作物损坏或极端高温。
“我们创造了一种可穿戴传感器，通过测量植物释放的挥发性有机化合物 (VOC) 以非侵入性方式监测植物压力和疾病，”北卡罗来纳州立大学化学和生物分子工程助理教授魏青山说。 - 论文的通讯作者。
目前的测试方法 植物压力 或疾病涉及采集植物组织样本并在实验室进行检测。 然而，这只给种植者一个测量值，并且种植者取样和得到测试结果之间存在时间差。
植物在不同情况下会释放不同组合的 VOC。 通过针对与特定疾病或植物压力相关的 VOC，传感器可以提醒用户注意特定问题。
“我们的技术监测 VOC排放 不断地从植物中分离出来，而不会伤害植物，”魏说。 “我们展示的原型存储了这些监控数据，但未来的版本将以无线方式传输数据。 我们开发的产品使种植者能够发现该领域的问题——他们不必等待从实验室接收测试结果。”
矩形贴片长 30 毫米（1.18 英寸），由包含石墨烯传感器和柔性银纳米线的柔性材料组成。 传感器涂有各种化学配体，可响应特定 VOC 的存在，使系统能够检测和测量植物叶子排放的气体中的 VOC。
研究人员在番茄植物上测试了该设备的原型。 该原型被设置为监测两种类型的压力：对植物的物理损害和由 疫霉, 病原体导致晚期 疫病 在西红柿中。 该系统在一到三个小时内检测到与物理损坏相关的 VOC 变化，具体取决于损坏与补丁位置的距离。
检测存在 疫霉 花了更长的时间。 直到研究人员接种番茄植株后三到四天，该技术才发现 VOC 排放的变化。
“这并不比晚疫病的视觉症状出现快得多，”魏说。 “然而，监控系统意味着种植者不必依赖于检测微小的视觉症状。 持续监测将使种植者能够尽快识别植物病害，帮助他们限制疾病的传播。”
“我们的原型已经可以高精度检测 13 种不同的植物 VOC，允许用户开发定制的传感器阵列，专注于种植者认为最相关的压力和疾病，”机械和航空航天工程教授 Yong Zhu 说。 ——论文通讯作者。
“同样重要的是要注意，这些材料的成本相当低，”朱说。 “如果扩大制造规模，我们认为这项技术将是负担得起的。 我们正在努力为现实世界的问题开发实用的解决方案，我们知道成本是一个重要的考虑因素。”
研究人员目前正在努力开发下一代贴片，该贴片可以监测温度、湿度和其他环境变量以及 VOC。 虽然原型由电池供电并在现场存储数据，但研究人员计划未来的版本由太阳能供电并能够无线数据传输。
前北卡罗来纳州立大学博士后、现任深圳大学助理教授郑丽和北卡罗来纳州立大学博士生李宇轩是该论文的共同第一作者，发表在该期刊上 问题. 其他合著者来自石溪大学和北卡罗来纳州立大学。
这项工作得到了美国农业部、国家科学基金会和北卡罗来纳州的支持。
Sumber: NC状态
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