کاربرد نانوحسگرها در تعیین رطوبت و دمای خاک

نانوحسگرها، حسگرهایی در ابعاد نانو هستند که دقت و واکنش پذیری بسیار بالایی دارند. لذا، نانوحسگر وسیله­ای بسیار ظریف، دقیق و حساس است که قادر به شناسایی و پاسخ به محرک های فیزیکی، شیمیایی و زیستی است. استفاده از این نوع حسگرها در حوزه کشاورزی به ویژه در علوم خاک کمک زیادی به سنجش دقیق دما و رطوبت خاک خواهد کرد. همچنین به دلیل برخورداری از مزیت های ارتباط بی­سیم، استفاده از این فناوری در مقایسه با روش های دیگر بسیار به صرفه تر، راحت تر و با سهولت بیشتر خواهد بود. از نانوحسگرهای استفاده شده در خاک می­توان به نانولوله های کربن و گرافن، حسگر بی­سیم، سامانه های میکروالکترومکانیکی مبتنی بر نانوفناوری اشاره کرد. در این مطالعه، امکان استفاده از دستگاه های ارزان قیمت بی­سیم مبتنی بر فناوری نانو برای اندازه گیری دما و رطوبت خاک بررسی شد. سامانه های میکروالکترومکانیکی مبتنی بر نانوفناوری می توانند دما و رطوبت خاک را به طور هم زمان اندازه گیری نمایند. این سامانه ها از حسگرهای میکرو و نانو و یک عملگر تشکیل یافته اند که به تغییرات محیط پیرامون خود حساس هستند. حسگر سامانه های میکروالکترومکانیکی از اصل تنش برشی برای اندازه گیری بخار آب استفاده می کند که در آن تراشه میکروحسگر با یک نانوپلیمر ویژه و مدار پیزومقاومتی پل ویتستون ترکیب شده و ولتاژهای حاصل با رطوبت نسبی از صفر تا 100 درصد و دما از 30- تا 100+ درجه سلسیوس رابطه خطی دارد. برای اندازه گیری رطوبت خاک از نقاط کوانتومی گرافن نیز می توان استفاده کرد که به مدت چهار ماه در خاک پایدار بوده و تغییر ناچیزی در مقاومت آن مشاهده شده است. زمان پاسخ حسگر بسیار سریع (حدود دو تا سه دقیقه) است. نانو ورقه های گرافن برای اندازه­گیری سریع و دقیق رطوبت خاک مناسب است.

Keywords:

رطوبت خاک , دمای خاک , سامانه های میکروالکترومکانیکی , نقاط کوانتومی گرافن , نانوفناوری , نانوحسگر