愛荷華州立大學植物科學家帕特里克·施納布爾（Patrick Schnable）簡單描述了他是如何測量出兩種玉米植物將水從根部移到下部葉子，然后再到上部葉子的時間。

這不是技術(shù)性的，精確的，報告式的談話。這是一種研究人員感興趣做的新型的、低成本且易于生產(chǎn)的基于石墨烯的磁帶傳感器，它可以附加到植物上，可以給研究人員和農(nóng)民提供新型數(shù)據(jù)。

他說：“有了這樣的工具，我們就可以開始培育更高效利用水的植物?！斑@很令人興奮，以前我們做不到，但是一旦我們能夠測量出一些東西，我們就開始明白了?！?/p>

這些用于測量水的工具是一種小型的石墨烯傳感器，它可以貼在植物上，被研究人員稱之為“植物紋身傳感器”。石墨烯是一種神奇的材料。它是一個原子厚的碳蜂窩，導電性和導熱性都很好，而且堅固穩(wěn)定。這項研究中的石墨烯與其他其他上技術(shù)結(jié)合也被用于生產(chǎn)可穿戴應變壓力傳感器，其中包括置于測量手部運動的傳感器“智能手套”。

研究人員介紹了各種傳感器，并在2017年12月刊《Advanced Materials Technologies》期刊的封面上發(fā)表的一篇論文中介紹了“用于圖案化和轉(zhuǎn)移石墨烯基納米材料的簡單而通用的方法”去創(chuàng)建靈活的傳感器。這項研究主要得到愛荷華州植物科學研究所教授學者項目的支持。

愛荷華州電氣和計算機工程副教授Liang Dong是該技術(shù)的論文作者和開發(fā)人員。電氣和計算機工程博士生Seval Oren是協(xié)助開發(fā)傳感器制造技術(shù)的合作者。幫助測試傳感器應用的合作者有愛荷華州立植物科學研究所所長Schnable，農(nóng)業(yè)和生命科學領域杰出教授以及愛荷華州玉米促進委員會遺傳學教授和農(nóng)業(yè)企業(yè)家Baker學者；以及土木，建筑和環(huán)境工程教授Halil Ceylan。

Dong說：“我們正在試圖制造出更便宜，性能更好的傳感器。”。為此，研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種在膠帶上制作復雜石墨烯圖案的工藝。Dong說，第一步是在聚合物

塊的表面上創(chuàng)建凹凸圖案，然后使用成型工藝或3D打印技術(shù)成型。工程師將液體石墨烯溶液施加到塊上，填充凹進的圖案。用膠帶去除多余的石墨烯。然后再拿出另一條膠帶拉開石墨烯圖案，在膠帶上形成一個傳感器。

這個過程可以產(chǎn)生只有百萬分之一米的寬度的精細圖案，其寬度只有普通人頭發(fā)直徑的二十分之一。Dong 教授表示，圖案越小傳感器的靈敏度越高。他還說：“這個制造過程非常簡單，你只需要是用膠帶來制造這些傳感器，成本也只有幾美分。”

在植物研究中，傳感器由氧化石墨烯制成，石墨烯是一種對水蒸氣非常敏感的材料。水蒸氣的存在會改變材料的電導率，并且可以被量化以精確測量葉子的蒸騰作用（水蒸氣的釋放）。

Dong教授說，植物傳感器已經(jīng)在實驗室和現(xiàn)場試驗中成功地進行了測試。美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)與食品研究計劃近三年撥款472,363美元用于支持更多的玉米水傳輸試驗。愛荷華州農(nóng)藝學副教授Michael Castellano和土壤科學William T. Frankenberger教授將領導這個項目。共同研究人員包括Dong和Schnable。

愛荷華州立大學研究基金會已經(jīng)申請了該傳感器技術(shù)方面的專利。該研究基金會還將該技術(shù)授予了EnGeniousAg公司，EnGeniousAg是一家由內(nèi)布拉斯加大學林肯分校農(nóng)學和園藝學助理教授Dong，Schnable，Castellano和James Schnable共同創(chuàng)立的創(chuàng)業(yè)公司，還有一個合作者（Patrick Schnable的兒子）在愛荷華州的傳感器項目的另一個發(fā)起公司。

愛荷華州立大學研究基金會已經(jīng)申請了該傳感器技術(shù)方面的專利。該研究基金會還將該技術(shù)授予了EnGeniousAg公司，EnGeniousAg是一家由內(nèi)布拉斯加大學林肯分校農(nóng)學和園藝學助理教授Dong，Schnable，Castellano和James Schnable共同創(chuàng)立的創(chuàng)業(yè)公司，還有一個合作者（Patrick Schnable的兒子）在愛荷華州的傳感器項目的另一個發(fā)起公司。

Dong說：“迄今為止我們測試過的磁帶傳感器令人興奮的應用就是植物傳感器?？纱┐魇诫娮又参飩鞲衅鞯母拍钍侨碌?，而且植物傳感器非常小，可以檢測植物的蒸騰作用，但不會影響植物或作物生長。”

但這不是所有的傳感器都可以做到的。作者在他們的論文中寫道，這項技術(shù)可以為各種應用“開辟一條新的道路”，包括用于生物醫(yī)學診斷的傳感器，用于檢查建筑物的結(jié)構(gòu)完整性，用于環(huán)境監(jiān)測，并且在適當修改之后用于測試作物的疾病或殺蟲劑的殘留。

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