MADISON University of Wisconsin-Madison cov kws ua haujlwm tau tsim cov cuab yeej ntsuas av pheej yig

Shuohao Cai, ib tug tub ntxhais kawm tiav qib siab hauv kev tshawb fawb txog av, muab ib tug pas nrig sensor uas muaj daim nplaum sensor ntau yam uas tso cai rau kev ntsuas ntawm qhov tob sib txawv rau hauv av ntawm University of Wisconsin-Madison Hancock Agricultural Research Station.
MADISON — Cov kws ua haujlwm ntawm University of Wisconsin-Madison tau tsim cov cuab yeej ntsuas pheej yig uas tuaj yeem saib xyuas nitrate tas mus li hauv cov av Wisconsin uas feem ntau siv. Cov cuab yeej ntsuas hluav taws xob no tuaj yeem pab cov neeg ua liaj ua teb txiav txim siab txog kev tswj cov khoom noj kom zoo dua thiab tau txais txiaj ntsig zoo rau kev lag luam.
"Peb cov sensors tuaj yeem ua rau cov neeg ua liaj ua teb nkag siab zoo dua txog cov khoom noj khoom haus ntawm lawv cov av thiab qhov ntau npaum li cas ntawm nitrate muaj rau lawv cov nroj tsuag, pab lawv txiav txim siab kom meej dua tias lawv xav tau ntau npaum li cas chiv," Joseph Andrews, tus pab xibfwb ntawm Harvard University hais. Kev tshawb fawb no tau coj los ntawm Tsev Kawm Ntawv Mechanical Engineering ntawm University of Wisconsin-Madison. "Yog tias lawv tuaj yeem txo qhov ntau ntawm cov chiv uas lawv yuav, kev txuag nyiaj yuav tseem ceeb rau cov liaj teb loj dua."
Cov nitrates yog cov khoom noj khoom haus tseem ceeb rau kev loj hlob ntawm cov qoob loo, tab sis cov nitrates ntau dhau tuaj yeem tawm ntawm cov av thiab nkag mus rau hauv av. Hom kev ua qias tuaj no ua rau cov neeg haus dej qhov dej uas muaj kuab paug thiab ua rau ib puag ncig puas tsuaj. Cov kws tshawb fawb lub sensor tshiab kuj tseem siv tau ua cov cuab yeej tshawb fawb txog kev ua liaj ua teb los saib xyuas kev tawm ntawm nitrate thiab pab tsim cov kev coj ua zoo tshaj plaws rau kev txo nws cov teebmeem tsis zoo.
Cov txheej txheem tam sim no rau kev soj ntsuam cov nitrate hauv av yog siv zog ntau, kim heev, thiab tsis muab cov ntaub ntawv tiag tiag. Yog vim li ntawd Andrews tus kws tshaj lij hauv kev luam ntawv hluav taws xob thiab nws pab neeg tau teeb tsa los tsim ib qho kev daws teeb meem zoo dua thiab pheej yig dua.
Hauv qhov project no, cov kws tshawb fawb tau siv cov txheej txheem luam ntawv inkjet los tsim ib lub sensor potentiometric, ib hom sensor electrochemical nyias-film. Cov sensor potentiometric feem ntau siv los ntsuas nitrate hauv cov kua dej kom raug. Txawm li cas los xij, cov sensor no feem ntau tsis haum rau kev siv hauv cov av vim tias cov av loj tuaj yeem khawb cov sensor thiab tiv thaiv kev ntsuas kom raug.
"Qhov teeb meem tseem ceeb uas peb tab tom sim daws yog nrhiav txoj hauv kev kom cov electrochemical sensors no ua haujlwm tau zoo hauv cov av hnyav thiab ntes tau cov nitrate ions kom raug," Andrews hais.
Cov kev daws teeb meem ntawm pab neeg yog muab ib txheej polyvinylidene fluoride tso rau ntawm lub sensor. Raws li Andrews, cov khoom siv no muaj ob yam ntxwv tseem ceeb. Ua ntej, nws muaj cov qhov me me heev, kwv yees li 400 nanometers loj, uas tso cai rau cov nitrate ions hla dhau thaum thaiv cov av me me. Qhov thib ob, nws yog hydrophilic, uas yog, nws nyiam dej thiab nqus nws zoo li lub paj rwb.
"Yog li ntawd, cov dej uas muaj nitrate ntau yuav nkag mus rau hauv peb cov sensors, uas yog qhov tseem ceeb heev vim tias av kuj zoo li lub paj rwb thiab koj yuav poob qhov kev sib ntaus sib tua hauv cov dej noo nkag mus rau hauv lub sensor yog tias koj tsis tuaj yeem nqus dej tau zoo ib yam. Lub peev xwm ntawm av," Andrews hais. "Cov yam ntxwv ntawm cov txheej polyvinylidene fluoride no tso cai rau peb rho tawm cov dej uas muaj nitrate ntau, xa mus rau qhov chaw ntawm lub sensor thiab ntes tau nitrate kom raug."
Cov kws tshawb nrhiav tau piav qhia txog lawv txoj kev vam meej hauv ib daim ntawv luam tawm thaum Lub Peb Hlis 2024 hauv phau ntawv xov xwm Advanced Materials Technology.
Cov pab neeg tau sim lawv lub sensor ntawm ob hom av sib txawv uas cuam tshuam nrog Wisconsin—cov av xuab zeb, uas feem ntau nyob rau sab qaum teb-nruab nrab ntawm lub xeev, thiab cov av xuab zeb loams, uas feem ntau nyob rau sab qab teb sab hnub poob Wisconsin—thiab pom tias cov sensors tau tsim cov txiaj ntsig raug.
Cov kws tshawb nrhiav tam sim no tab tom muab lawv lub tshuab ntsuas nitrate sib xyaw ua ke rau hauv lub tshuab ntsuas ntau yam uas lawv hu ua "daim nplaum ntsuas," uas muaj peb hom ntsuas sib txawv tau teeb tsa rau ntawm ib qho chaw yas uas yoog tau siv cov nplaum tom qab. Cov ntawv nplaum kuj tseem muaj cov ntsuas av noo thiab kub.
Cov kws tshawb nrhiav yuav muab ntau daim nplaum uas qhia txog kev hnov ​​​​​​lus rau ntawm ib tug ncej, muab tso rau ntawm qhov siab sib txawv, thiab tom qab ntawd faus tus ncej rau hauv av. Qhov kev teeb tsa no tso cai rau lawv ntsuas ntawm qhov tob ntawm av sib txawv.
"Los ntawm kev ntsuas nitrate, dej noo thiab kub ntawm qhov tob sib txawv, tam sim no peb tuaj yeem ntsuas qhov txheej txheem leaching nitrate thiab nkag siab tias nitrate txav mus los hauv av li cas, uas ua tsis tau ua ntej," Andrews hais.
Thaum lub caij ntuj sov xyoo 2024, cov kws tshawb fawb npaj yuav muab 30 tus pas ntsuas tso rau hauv av ntawm Hancock Agricultural Research Station thiab Arlington Agricultural Research Station ntawm University of Wisconsin-Madison los sim ntxiv lub sensor.