Toprak ylymlary boýunça doktorantura talyby Şuohao Kaý Wiskonsin-Madison uniwersitetiniň Hankok oba hojalyk ylmy-barlag stansiýasynda topragyň dürli çuňluklarynda ölçemäge mümkinçilik berýän köpugurly sensor stikeri bolan sensor taýajygy ýerleşdirýär.
MADISON — Wisconsin-Madison uniwersitetiniň inženerleri Wisconsiniň umumy toprak görnüşlerinde nitratyň yzygiderli, real wagt režiminde gözegçilik edilmegini üpjün edip bilýän arzan bahaly sensorlary işläp düzdüler. Bu çap edilen elektrohimiki sensorlar daýhanlara has maglumatly iýmit maddalaryny dolandyrmak boýunça kararlar kabul etmäge we ykdysady peýda almaga kömek edip biler.
“Biziň sensorlarymyz daýhanlara topragyň iýmitlik ýagdaýyny we ösümlikleri üçin elýeterli nitrat mukdaryny has gowy düşünmäge mümkinçilik berip biler, bu bolsa olara hakykatda näçe dökün gerekdigini has takyk kesgitlemäge kömek edip biler” diýip, Garward uniwersitetiniň dosenti Jozef Endrýus aýtdy. Bu barlaga Wiskonsin-Madison uniwersitetiniň Mehaniki inženerçilik mekdebi ýolbaşçylyk etdi. “Eger olar satyn alýan dökünleriniň mukdaryny azaldyp bilseler, çykdajylary tygşytlamak uly hojalyklar üçin uly bolup biler”.
Nitratlar ekinleriň ösmegi üçin möhüm iýmit maddasydyr, ýöne artykmaç nitratlar toprakdan süzülip, ýerasty suwlara girip biler. Bu görnüşli hapalanma hapalanan guýularyň suwuny içýän adamlar üçin zyýanlydyr we daşky gurşaw üçin zyýanlydyr. Barlagçylaryň täze sensory nitratlaryň süzülmegini gözegçilik etmek we onuň zyýanly täsirlerini azaltmak üçin iň gowy tejribeleri işläp düzmek üçin oba hojalyk ylmy-barlag guraly hökmünde hem ulanylyp bilner.
Toprak nitratyny gözegçilik etmegiň häzirki usullary köp zähmet talap edýär, gymmat we hakyky wagtda maglumatlary bermeýär. Şonuň üçin çap edilen elektronika boýunça bilermen Endrýus we onuň topary has gowy, arzan çözgüt döretmäge girişdiler.
Bu taslamada ylmy işgärler inkjet çap etmek prosesini ulanyp, inçe plýonkaly elektrohimiki sensoryň bir görnüşi bolan potensiometrik sensory döretdiler. Potensiometrik sensorlar köplenç suwuk erginlerdäki nitratyň derejesini takyk ölçemek üçin ulanylýar. Şeýle-de bolsa, bu sensorlar, adatça, toprak gurşawynda ulanmak üçin amatly däl, sebäbi uly toprak bölejikleri sensorlary dyrnap, takyk ölçegleriň geçirilmegine päsgel berip biler.
“Biz çözmäge synanyşýan esasy kynçylyk, bu elektrohimiki sensorlaryň agyr toprak şertlerinde dogry işlemegini we nitrat ionlaryny takyk anyklamagyny üpjün etmegiň ýoluny tapmakdy” diýip, Endrýus aýtdy.
Toparyň çözgüdi sensoryň üstüne poliwiniliden ftorid gatlagyny goýmakdy. Endrýusyň sözlerine görä, bu materialyň iki esasy aýratynlygy bar. Birinjiden, onuň örän kiçi gözenekleri bar, takmynan 400 nanometr ululykda, bu bolsa nitrat ionlarynyň geçmegine mümkinçilik berýär we toprak bölejiklerini ýapýar. Ikinjiden, ol gidrofil, ýagny suwy özüne çekýär we ony gubka ýaly siňdirýär.
“Şeýlelik bilen, nitrata baý islendik suw biziň datçiklerimize siňýär, bu örän möhüm, sebäbi toprak hem süngere meňzeýär we eger siz şol bir suw siňdirişini gazanyp bilmeseňiz, datçige çyglylygyň girmegi babatda göreşde ýeňilersiňiz. Topragyň mümkinçiligi” diýip, Endrýus aýtdy. “Poliwiniliden ftorid gatlagynyň bu häsiýetleri bize nitrata baý suwy çykarmaga, ony datçikiň ýüzüne eltmäge we nitraty takyk anyklamaga mümkinçilik berýär”.
Barlagçylar öz öňegidişliklerini 2024-nji ýylyň martynda "Advanced Materials Technology" žurnalynda çap edilen makalada jikme-jik beýan etdiler.
Topar öz datçigini Wisconsin bilen baglanyşykly iki dürli toprak görnüşinde — ştatyň demirgazyk-merkezi böleklerinde köp duş gelýän çäge topraklarda we Wisconsiniň günorta-günbatarynda köp duş gelýän lilli topraklarda — synagdan geçirdi we datçikleriň takyk netijeleri berýändigini anyklady.
Barlagçylar häzir özleriniň nitrat sensoryny "sensor stiker" diýip atlandyrýan köpugurly sensor ulgamyna birleşdirýärler, bu ulgamda üç dürli sensor çeýe plastik ýüzüne ýelimleýji arka örtük arkaly berkidilýär. Stikerlerde şeýle hem çyglylyk we temperatura sensorlary bar.
Barlagçylar bir sütün üçin birnäçe duýujy stikerleri ýapyşdyryp, olary dürli beýikliklerde goýarlar we soňra sütünleri topraga gömerler. Bu gurluş olara dürli topragyň çuňluklarynda ölçegleri almaga mümkinçilik berdi.
“Nitraty, çyglylygy we temperaturany dürli çuňluklarda ölçemek arkaly indi nitratyň ýuwulma prosesini kesgitläp we nitratyň toprakdan nähili geçýändigini düşünip bileris, öň bolsa bu mümkin däldi” diýip, Endrýus aýtdy.
2024-nji ýylyň tomsunda barlagçylar Wisconsin-Madison uniwersitetiniň Hancock oba hojalyk ylmy-barlag stansiýasynda we Arlington oba hojalyk ylmy-barlag stansiýasynda sensory has-da barlamak üçin topraga 30 sany sensor çybygy goýmagy meýilleşdirýärler.
Ýerleşdirilen wagty: 2024-nji ýylyň 9-njy iýuly