研究使科学家成功将植物在太空中种植更近一步

美国伊利诺伊大学厄巴纳-尚佩恩分校的研究人员在《Device》杂志中报告说，他们开发出了一种新型高度可伸缩传感器，可以监测并传输植物生长信息，无需人工干预。这种聚合物传感器能够在湿度和温度变化下保持韧性，并且可以拉伸超过400%，同时仍然保持与植物的连接，并将无线信号发送到远程监测位置。该研究由化学和生物分子工程教授Ying Diao和植物生物学教授Andrew Leakey共同领导。

研究细节展示了NASA授予Diao的一项资助旨在研究可穿戴印刷电子技术如何使太空农业成为可能的早期成果。

Diao表示：“这项工作是由宇航员在长期任务中可持续种植蔬菜的需求推动的。”

该团队使用地球上的实验室来创建高度可靠的可伸缩电子设备。但是, 他们发现自己的聚合物太过刚硬。首席作者王思清研究生称:“我们不得不重新调整许多组件，使其更柔软和可伸缩，并调整我们的印刷方法，以控制装置内微结构的组装，使其在印刷和固化过程中不会形成大晶体。”

最终，他们采用了一种非常薄的薄膜装置，有助于在装配和印刷过程中抑制晶体生长。

在解决了可伸缩性和装配问题之后，他们还需要解决高湿度和快速生长率环境下可穿戴电子设备所面临的问题。王思清表示：“我们需要可重复的结果，因此在生长实验中不能让传感器脱落或在电子设备失效。最终，我们设计出了一个无缝的电极和界面，不受苛刻条件的影响。”

经过三年的辛勤工作，他们成功研发出了“基于可伸缩聚合物电子的自主远程应变传感器”（SPEARS2），这证明了应用科学很少有“突发时刻”。

Leakey表示：“这是我们在进行准确、非侵入性的实时植物生长测量方面取得的一项激动人心的技术进步。我期待着看到它如何能够补充最新的工具，用于探究基因组和细胞过程。”

Diao表示她对这项研究未来的进展方式感到兴奋。例如，该研究关注像玉米这样主要向上生长的植物。然而，研究人员计划通过改进他们的电子印刷方法，创建一个可以监测向上和向外生长的系统。

团队表示，他们还致力于远程感知和监测化学过程的能力。

Diao表示：“我认为可穿戴电子研究社区已经忽视了植物太久。我们知道它们正在经历气候适应的压力，我认为软性电子可以在提升我们的理解方面发挥更大作用，以便我们可以确保植物在未来，无论是在太空、其他行星上，还是地球上，都是健康、快乐和可持续的。”NASA和贝克曼支持了这项研究。