近日， 愛荷華州立大學的科學家們正在使用3D列印來製作石墨烯感測器， 這種感測器可以用來收集關於農作物用水的資料。 感測器也可以用於生物醫學診斷、建築和其他領域。
利用一種技術可以產生精確的小至百萬分之五十米的石墨烯圖案， 您可能會想知道為什麼愛荷華州立大學正在使用這種技術為植物生產“紋身感測器”。
答案在於資料收集。 通過將石墨烯感測器附加到植物上， 愛荷華州立大學的科學家可以向研究人員和農民提供新的資料， 説明他們更好地瞭解植物背後的自然過程， 並利用這些知識產生更好的結果-學術或商業。
愛荷華州植物科學家Patrick Schnable說：“借助這樣的工具， 我們可以開始培育更高效利用水的植物。 我們以前不能這樣做。 但是一旦我們能夠衡量一些東西， 我們就可以開始培育它了。 ”
這種微小的植物感測器是由石墨烯製成的，
愛荷華州的研究人員試圖在磁帶上製作複雜的石墨烯圖案， 並且在3D列印的幫助下完成了這項工作。
這個過程開始于一位科學家在聚合物塊表面上製作凹凸圖案， 使用3D印表機或者模制工藝。 這提供了起點。 接下來， 將液體石墨烯溶液施加到塊上， 填充凹進的圖案。
然後可以用磁帶去除多餘的石墨烯， 然後再使用另一條磁帶從石墨塊上精確地去除石墨烯圖案。 最終的結果是一條完整的複雜3D列印石墨烯圖案的磁帶。
這是一個可以導致高解析度石墨烯排列的過程。 可以使用這種工藝製作百萬分之一米寬的， 或者是人類頭髮寬度的二十分之一的圖案， 從而產生具有高度靈敏度的感測器。
這也是一個非常實惠的過程， 可以吸引不同的用戶：“這個製作過程非常簡單， ”愛荷華州電氣和電腦工程副教授Liang Dong說。
在製造植物感測器時， 研究人員使用對水蒸汽高度敏感的氧化石墨烯， 通過改變其電導率來回應水蒸氣的存在。 這意味著感測器可以用來精確測量葉片的蒸騰（水蒸氣釋放）。
粘附式植物感測器已經在實驗室和現場實驗中成功地進行了測試， 如果研究小組獲得感測器技術專利， 可以進一步發展。 該技術的商業化也得到了EnGeniousAg的同意。
科學家對石墨烯感測器的潛力充滿信心， 石墨烯感測器除了研究作物之外， 還可以用於其他領域， 如生物醫學診斷、檢查建築物的結構完整性、監測環境、檢測作物是否有疾病或殺蟲劑等等。
然而，
Dong先生說：“迄今為止， 我們測試的基於磁帶的感測器最令人興奮的應用是工廠感測器。 植物可穿戴電子感測器的概念是全新的。 植物感測器非常小， 可以檢測植物的蒸騰作用， 但不會影響植物生長或作物生產。 ”
， 據悉， 該創新研究的結果已於最近發表在Advanced Materials Technologies雜誌上。 它的作者是Seval Oren、Halil Ceylan、Patrick S. Schnable和Liang Dong。