Plant Patch 可实现对作物病害的连续监测

Plant Patch 可实现对作物病害的连续监测

植物可穿戴贴片连续监测植物病害或其他压力，如作物的损害或极热。

"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(VOC) ，以无创方式监测植物压力和疾病，"该论文的共同通讯作者魏青山说。魏是大学化学与生物分子工程助理教授。

目前测试植物压力或疾病的方法包括采集植物组织样本并在实验室进行分析。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排放不同组合的 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。

"我们的技术会持续监测工厂的 VOC 排放，而不会对工厂造成伤害，"魏说。"我们展示的原型存储了这些监测数据，但未来的版本将无线传输数据。我们开发的产品使种植者能够识别现场问题——他们不必等待从实验室接收测试结果。 "

矩形贴片长 30 毫米，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。建立原型以监测两种类型的压力：对植物的物理损害和由致病疫霉感染，后者是导致番茄晚疫病的。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 P. infestans 的存在需要更长的时间。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，监测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，"该论文的共同通讯作者 Yong Zhu 说。 Andrew A. Adams 北卡罗来纳州机械和航空航天工程杰出教授。

"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。