Nền nông nghiệp thông minh hơn nhờ cảm biến nước

Sử dụng nước hiệu quả là một thách thức lớn đối với những người nông dân phải đối mặt với việc nuôi sống dân số toàn cầu ngày càng tăng trong bối cảnh biến đổi khí hậu. Tác giả nghiên cứu cho rằng, việc quản lý tưới tiêu có thể giúp cải thiện chất lượng cây trồng, giảm chi phí nông nghiệp và bảo tồn nguồn nước. Các cảm biến độ ẩm đất có độ nhạy cao và chọn lọc mang lại khả năng cải thiện quy trình quản lý nước.
Các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng MOFs có độ phù hợp cao với cảm biến độ ẩm của đất. MOF là vật liệu tổng hợp có độ xốp cao với cấu trúc bên trong giống như chiếc lồng có thể được điều chỉnh để chứa các phân tử nhỏ cụ thể, bao gồm cả nước.
MOFs trong nghiên cứu được lựa chọn dựa trên tính ổn định thủy phân, khả năng chứa nước và khả năng hấp thụ nước tốt.
Nhóm nghiên cứu đã phủ MOF lên một vi cảm biến điện cực xen kẽ kỹ thuật số giá rẻ có thể được chế tạo bằng cách in phun hoặc khắc laser. Khi cảm biến này được đưa vào đất ẩm, không khí trong MOF bị nước chiếm chỗ, làm thay đổi điện dung của nó, một quá trình có thể được phát hiện và đo lường.
Mỗi thiết bị MOF đã được thử nghiệm trong các loại đất sét và cát pha, có thể cho thấy sự khác biệt đáng kể về kết cấu và khả năng giữ nước. “Đáng chú ý, cảm biến độ ẩm đất phủ Cr-soc-MOF-1 cho độ nhạy cao nhất, khoảng 450% trong đất sét, với thời gian phản hồi khoảng 500 giây,” tác giả nghiên cứu nói. Phản ứng của cảm biến có tính chọn lọc cao đối với nước ngay cả khi có nhiều ion kim loại khác nhau trong đất.
Nhóm tác giả cho biết đang thiết kế và phát triển một cảm biến độ ẩm đất dựa trên MOF nguyên mẫu di động có thể dễ dàng sử dụng cho các thí nghiệm kiểm soát trong các phép đo thực địa. Dự đoán rằng các cảm biến độ ẩm đất dựa trên MOF sẽ thúc đẩy công nghệ cảm biến độ ẩm đất thế hệ tiếp theo, cung cấp các hệ thống tưới tiêu tự động và chính xác./.

Nguồn: Bộ Nông nghiệp và PTNT