Исследователи KAUST разработали сверхчувствительный датчик влажности почвы, в основе которого лежит металлоорганический каркас (MOF), позволяющий максимально точно рассчитать индивидуальную норму полива для каждой зоны использования.
Как отметили ученые, на сегодняшний день одной из главных проблем сельского хозяйства на территориях, требующих дополнительного орошения, является рациональное использование источников пресной воды. В приоритете разработчиков стояла задача создать технологию, которая помогла бы не только управлять орошением, но и улучшить качество урожая, снизить себестоимость производства и соответствовать принципам бережного отношения к природным ресурсам.
Автор исследования Мохамед Эддауди совместно с Халедом Саламой пояснили, почему выбор был сделан именно в пользу технологии металлоорганического каркаса.
MOF представляет собой высокопористый синтетический материал с клеточной внутренней структурой, который можно «адаптировать» для размещения молекул малого размера, в том числе молекулы воды.
«Благодаря своей модульной пористой структуре и простоте функционализации MOF являются отличными «кандидатами» для разработки сенсорных устройств», — отмечают ученые.
Материал был выбран благодаря своей гидролитической стабильности, водоемкости и хорошего водопоглощения.
«Мы исследовали несколько различных MOF, в том числе высокопористый Cr-soc-MOF-1, разработанный нашей группой в KAUST, который может впитывать объем влаги вдвое больше собственного веса», — сказал один из разработчиков проекта.
В своих опытах ученые нанесли MOF на микродатчик и провели исследования на глинистой, суглинистой и песчаной почвах. Датчик, погруженный в почву, запускал процесс вытеснения воздуха, полностью заполняясь влагой. Результаты показателя влажности почвы в среднем уже видны через 500 секунд. Ученые заметили практически отсутствующий процент погрешности даже в случае наличия в почве ионов металла и других примесей. Иными словами, датчик реагировал избирательно, исключительно на содержащуюся в почве влагу.
Положительные результаты опыта позволили ученым перейти на новый этап, а именно приступить к непосредственному созданию портативного устройства для определения влажности почвы на основе технологии MOF. Компактный гаджет можно впоследствии использовать в реальных полевых измерениях, отмечают ученые. Именно данная разработка, по признанию специалистов, выведет технологии измерения влажности почвы, а с ними и технологии точного орошения, на новый уровень и позволит создавать приборы следующего поколения с наивысшей точностью показаний и фактически отсутствующей погрешностью.
Подготовлено по материалам phys.org.
Больше интересной информации - на портале "ГлавАгроном"