Ученые из Университета штата Айова применяют 3д печать для создания датчиков на основе графена, которые могут пригодиться для сбора данных о водопользовании в культурах. Они также могут быть полезны в биомедицинской диагностике, архитектуре и других областях.

Благодаря технологии, позволяющей создавать точные рисунки графена размером до 5 миллионных долей метра, ученым из Университета штата Айова удалось создать «татуировочные датчики» для растений. Они могут предоставлять новые виды данных исследователям и фермерам, помогая им лучше понимать естественные процессы, а также использовать эти знания для получения лучших результатов.

Процесс начинается с того, что один из ученых делает отступы на поверхности полимерного блока, используя либо 3д принтер, либо процесс формования. Это обеспечивает отправную точку. Затем на блок наносят раствор жидкого графена, заполняя отступы, подобно воде, проходящей через каналы. Вскоре избыточный графен удаляют, в результате чего получается полоска со сложным графическим рисунком.


Образцы размером до одной двадцатой ширины человеческого волоса получаются не только очень точными, но и дешевыми (на создание требуется лишь несколько центов). Используя оксид графена, который очень чувствителен к водяному пару, ученые могут узнать его проводимость, что позволяет точно измерить транспирацию (выделение водяного пара) из листа.

Помимо очевидного применения в области растениеводства, исследователи хотят использовать датчики в биомедицинской диагностике, проверке структурной целостности зданий, мониторинге окружающей среды и тестировании сельскохозяйственных культур на наличие болезней или пестицидов.

Исследование «Wearable Electronics: High-Resolution Patterning and Transferring of Graphene-Based Nanomaterials onto Tape toward Roll-to-Roll Production of Tape-Based Wearable Sensors» опубликовано в журнале «Advanced Materials Technologies».