新加坡国立大学 学分:新加坡国立大学 新加坡国立大学的一组研究人员最近开发了一种简单的解决方案，来解决世界上最大的两个问题——缺水和食物短缺
他们创造了一种太阳能驱动的全自动设备“智能农场”，该设备配备了一种吸湿材料，在相对湿度较高的夜间吸收空气中的水分，并在白天暴露在阳光下进行灌溉时释放水分
智能农场还有另一个优势——可以对集水和灌溉过程进行微调，以适应不同类型的植物和当地气候，实现最佳种植
智能农场中使用的吸湿材料早些时候由夏威夷空间探索模拟公司(HI-SEAS)测试过，用于天基农业的湿度控制
“大气湿度是淡水的一个巨大来源，但相对而言，它仍未被开发
在这项工作中，我们试图同时缓解食物和水的短缺
我们创造了一种吸湿的铜基材料，并用它从空气中吸取水分
然后我们将这种材料整合到一个全自动的太阳能驱动装置中，该装置利用收获的水每天灌溉植物，无需人工干预，”来自新加坡国立大学材料科学与工程系的项目负责人助理教授陈瑞卿解释说
这项工作发表在2020年10月的科学杂志《高级材料》印刷版上
新型水凝胶锚定技术 智能农场设备的关键部件是一种特殊设计的铜基水凝胶，它是使用经济省时的工艺生产的
这种材料吸水性极强，吸收的水分高达其重量的三倍
获得水分后，水凝胶的颜色从棕色变为深绿色，当水分饱和时，最终变为淡绿色
它也能在自然阳光下快速释放水分——一克铜基水凝胶释放2
每小时24克水
新加坡国立大学团队还测试了使用铜基水凝胶收集的水的质量，发现它符合世卫组织的饮用水标准
因此，由铜基水凝胶收集的水适合饮用和农业用途
这些有趣的特性使得它在智能农场设备中的应用很有吸引力
晚上，顶盖打开，让铜基水凝胶吸收大气水分
在白天，在预先设定的时间，顶盖关闭以限制水蒸气，使其冷凝在外壳表面，特别是顶盖上
水滴将逐渐形成，当储存在铜基水凝胶中的水分完全释放时，顶盖自动打开，水滴被平行的擦拭器擦去，落到土壤上灌溉植物
设备壁上剩余的水滴继续为健康的植物生长提供潮湿的环境
学分:新加坡国立大学 作为概念验证，新加坡国立大学团队使用智能农场设备成功培育出了空心菜(俗称康空，一种在东南亚很受欢迎的蔬菜)
陈助理教授说:「智能农场的概念大大减少对淡水的需求，适合都市农业技术，例如大型天台农场
这是在不久的将来缓解水和粮食短缺的重要一步
" “我们还与HI-SEAS公司建立了合作关系，将我们的水凝胶应用于外星植物生长室的湿度控制
我们也希望探索其他潜在的空间应用
在太空中种植食物 HI-SEAS是一个位于夏威夷莫纳罗亚火山熔岩区的远程设施，旨在模拟长时间的月球和火星任务
本杰明·格里夫斯先生参加了2020年11月至12月在SEAS进行的塞勒涅二号模拟登月任务，他使用新加坡国立大学团队开发的水凝胶来控制小型实验温室中的湿度，从而为任务宇航员种植和维持可食用的微绿色植物和高地水芹作物
“这些对于太空探索来说是完美的，因为我们在那里种植植物的空间非常有限，但是这些微谷仍然富含营养、维生素和矿物质，”格里夫斯先生说
水凝胶种植的植物为特派团大部分供应的冻干食品提供了受欢迎的新鲜补充
高SEAS实验表明，在新加坡国立大学开发的水凝胶提供了一个潜在的低成本，低重量和低能量的解决方案，在自给自足的农场种植作物
新功能 新加坡国立大学团队设想，智能农场设备在走向大规模商业生产之前，可以通过额外的功能得到进一步增强
例如，可以设计多层结构来最大化屋顶空间的效用，以增加食物产量，如果植物对温度敏感，可以在设备上增加气冷式冷凝器
此外，为了防止长时间的阴天，可以在铜基水凝胶的容器中嵌入加热系统，以提供足够的热能来在没有阳光的情况下激活水释放过程
此外，智能农场设备可以集成无线网络功能，使用户能够使用智能手机监控种植过程
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