Новый датчик измеряет влажность почвы с невероятной точностью: фермерство нового поколения

Датчики влажности почвы могут помочь фермерам экономить воду, сообщая им, когда их посевы действительно нужно поливать. Экспериментальный новый датчик может быть особенно полезен, так как он включает в себя специальный материал, делающий его очень чувствительным к влаге.
Новый датчик измеряет влажность почвы с невероятной точностью: фермерство нового поколения
2023, American Chemical Society

Прототип устройства, разработанный профессорами Мохамедом Эддауди и Халедом Саламой из Университета науки и технологии имени короля Абдуллы в Саудовской Аравии (KAUST), предназначен для втыкания в почву — как колышек для палатки.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Чувствительный к влаге элемент на нижнем конце покрыт тонкой пленкой из синтетического материала, известного как металлоорганический каркас (англ. MOF). Ранее использовавшиеся в таких приложениях, как фильтры для воды, среды для улавливания углерода и вакцины, MOF имеют внутреннюю микроструктуру в виде открытой клетки, которая позволяет им поглощать определенные типы молекул.

Команда KAUST опробовала различные MOF и обнаружила, что один из них, названный Cr-soc-MOF-1, имеет особое сродство к воде, улавливая жидкости вдвое больше собственного веса.

Ученые покрыли недорогой электрод-микросенсор тонкой пленкой материала, а затем поместили этот датчик во влажную почву. По мере того как пленка продолжала втягивать воду из земли, эта вода вытесняла часть воздуха внутри MOF, пропорционально изменяя его электрическую емкость. Это изменение может быть обнаружено микродатчиком, таким образом обеспечивая электронное считывание уровня влажности почвы.

Выяснилось, что установка работает как в суглинистых, так и в глинистых образцах почвы, демонстрируя время отклика около восьми минут в последнем случае. В будущем ученые планируют провести реальные полевые испытания технологии с использованием более портативной версии устройства.