SDSU-Forscher entwickeln Graphensensoren zur Verfolgung des Maiswachstums
Am Körper getragene Pflanzenbänder erfassen alle zehn Minuten die Ausdehnung von Stängel und Kolben, damit Agronomen die Düngergaben zeitlich abstimmen können.
Automatisch aus dem englischen Original übersetzt Original lesen
Eine neue landwirtschaftliche Erfindung, die an der South Dakota State University entwickelt wurde, verfolgt den Durchmesser von Maisstängeln und Kolben in Echtzeit. Der Assistant Professor Mazhar Sher und der Doktorand Chamika Kuruppuarachchi bauten am Körper tragbare Pflanzenbänder, die alle zehn Minuten Messwerte liefern, um die Reaktion der Pflanzen auf Dünger zu erfassen. Das Team der Universität will das System noch vor den geplanten Feldversuchen zum Patent anmelden.
Graphenstreifen und gefederte Silikonbänder
Die Geräte basieren auf laserinduziertem Graphen, das auf einem flexiblen, lebensmittelechten Silikonband angebracht ist, wie Phys.org berichtet. Wird ein Maisstängel oder ein Kolben dicker, verbiegt sich das Graphen und verändert seine elektrischen Eigenschaften, sodass sich das physische Wachstum messen lässt, ohne die Pflanze zu beschädigen. Damit das Band die Pflanze beim Dickerwerden nicht einschnürt, integrierte der Erfinder Mazhar Sher einen Federmechanismus in das Band, der die Struktur kontinuierlich dehnen lässt und den Sensor zugleich in direktem Kontakt mit dem Gewebe hält.
Materialverfeinerung im Labor
Laserinduziertes Graphen geht auf Arbeiten an der Rice University aus dem Jahr 2014 zurück, bei denen Wissenschaftler kommerzielle Polyimid-Folien mit einem Kohlendioxidlaser in porösen Kohlenstoff umwandelten, so Phys.org. Die Kunststofffolien als Basis kosten weniger als einen Dollar. An der South Dakota State University arbeitete der frühere Doktorand Sikander Ameer von August 2022 bis Dezember 2025 daran, Laserleistung und Scangeschwindigkeit zu optimieren und Defekte im Kohlenstoffgitter zu verringern, um die Messempfindlichkeit zu erhöhen.
Datenerfassung im Gewächshaus alle zehn Minuten
Kuruppuarachchi erweiterte die Hardware am Raven Precision Agriculture Center, wo der Prototyp Maispflanzen in einem Gewächshaus im Innenbereich verfolgte, wie Phys.org dokumentiert. Das Elektronikpaket läuft mit Batteriestrom und protokolliert das Wachstum von Stängel und Kolben alle 10 Minuten auf einer handelsüblichen microSD-Speicherkarte. Sher, der zuvor an der University of Pennsylvania an Sensoren für menschliche Krankheiten arbeitete, bestätigte, dass er die Sensorkonfiguration patentieren lassen will, während die Tests voranschreiten, um das geistige Eigentum hinter der Erfindung zu schützen.
Agronomische Versuche und künftige Feldtests
Die Forschenden wollen die am Körper getragenen Sensoren nicht direkt an kommerzielle Landwirte verkaufen, so Phys.org. Stattdessen ist das System für Agronomen und Pflanzenzüchter gedacht, die untersuchen, wie bestimmte Maislinien auf Stickstoff- und Wassergaben reagieren. Das Forschungsteam sucht nun zusätzliche Fördermittel, um die Sensorsträger in Freilandversuchsflächen der Universität einzusetzen.
Lesen Sie auch bei The Patent: Gerüche über das Internet übertragen mit Scentronic · Penn-Ingenieure beschleunigen Event-Camera-Vision auf 440-mal pro Sekunde
