爱荷华州立大学的研究人员开发了这些“植物纹身传感器”，以实时测量农作物的用水量。美国爱荷华州立大学的植物学家Patrick Schnable很快描述了他如何测量两种玉米植株的时间，将水从根部移动到较低的叶子上，然后移到叶子上。
这不是技术上的，精确的，海报上的谈话。这是一名研究人员，致力于开发一种新型的、低成本的、易于制作的、以石墨烯为基础的传感器-磁带，可以附着在植物上，并能向研究人员和农民提供新的数据。
他说:“有了这样的工具，我们就可以开始培育更有效地使用水的植物。”“这是令人兴奋的。我们以前做不到。但是，一旦我们能够测量一些东西，我们就能开始理解它。
让这些水测量成为可能的工具是一个微小的石墨烯传感器，可以用胶带粘在植物上——研究人员将其命名为“植物纹身传感器”。石墨烯是一种神奇的材料。它是一个碳的蜂窝，只是一个原子的厚度，它能很好地导电和加热，而且它是坚固和稳定的。在这项研究中，石墨烯带技术也被用于生产可穿戴的应变和压力传感器，包括内置在“智能手套”内的传感器，用来测量手部运动。
研究人员描述了各种各样的传感器，以及“基于石墨烯的纳米材料的简单和通用的方法”，在《高级材料技术》杂志2017年12月刊封面上的一篇论文中创建了柔性传感器。
这项研究主要是由爱荷华州的植物科学研究所的教师学者计划资助的。
梁东，爱荷华州电气和计算机工程副教授，是该论文的主要作者和技术开发人员。Seval Oren是一名电子和计算机工程专业的博士生，也是帮助开发传感器制造技术的合作者之一。帮助测试传感器应用的合著者是Schnable，爱荷华州的植物科学研究所所长，Charles F. Curtiss著名的农业和生命科学教授，爱荷华州玉米促进委员会捐赠的遗传学主席和农业企业家的贝克学者;以及土木、建筑和环境工程教授哈利·塞兰(Halil Ceylan)。
“我们正在尝试制造更便宜、性能更佳的传感器，”Dong说。
为了做到这一点，研究人员已经开发出了一种在磁带上制作复杂石墨烯图案的过程。Dong说，第一步是在聚合物块的表面形成锯齿状图案，要么是成型工艺，要么是3d打印。工程师们将液体石墨烯溶液涂在木块上，填入缩进的图案。他们用胶带去除多余的石墨烯。然后他们用另一条带子把石墨烯图案拉掉，在磁带上创建一个传感器。
这个过程可以产生精确的图案，只有500万分之一米宽——仅仅是普通人类头发直径的二十分之一。Dong说，这样小的模式可以提高传感器的灵敏度。
举个例子，这个过程产生了一个详细的图像，显示爱荷华州的飓风吉祥物的直径小于2毫米。“我认为这可能是最小的气旋，”董说。
“这个制作过程非常简单，”董说。“你只是用磁带来制造这些传感器。成本仅为美分。
在植物研究方面，传感器是用氧化石墨烯制成的，这种材料对水蒸气非常敏感。水蒸汽的存在改变了材料的导电性，可以通过量化来精确测量叶片的蒸腾作用(水蒸气的释放)。
Dong说，这种植物传感器已经在实验室和试验田试验中成功地进行了测试。
美国农业部农业和粮食研究计划的一项新的3年、472,363美元的拨款将支持对玉米作物的水运进行更多的实地测试。爱荷华州农学副教授、土壤科学教授威廉·t·弗兰肯伯格将领导该项目。联合调查人员包括董建华和Schnable。
爱荷华州立大学研究基金会已经申请了传感器技术的专利。研究基金会还授予一个选项来商业化EnGeniousAg——艾姆斯的技术创业公司创办的盾,Schnable,可以见到效果和詹姆斯•Schnable农学的助理教授布拉斯加-林肯大学的园艺,合作者在另一个爱荷华州传感器项目引发了公司成立(Patrick Schnable的儿子)。
“迄今为止我们测试过的基于磁带的传感器最令人兴奋的应用是植物传感器，”Dong说。“对于植物来说，可穿戴电子传感器的概念是全新的。”而且植物传感器非常微小，它们可以检测植物的蒸腾作用，但它们不会影响植物生长或作物生产。
但这并不是所有传感器都能做到的。该技术可以为各种各样的应用“开辟一条新路线”，作者在他们的论文中写道，包括用于生物医学诊断的传感器，用于检查建筑物的结构完整性，用于监测环境，以及在适当的修改之后，用于检测农作物的疾病或杀虫剂。
—— 文章发布于2018年1月4日
