物理科技生物学-PHYICA

科学家开发出利用电信号与MA-249植物交流的设备

生物 2021-12-01 00:03:21

南洋理工大学 植物通讯装置安装在捕蝇草植物的表面

学分:南洋理工大学 由新加坡南洋理工大学(NTU新加坡)领导的一个科学家小组开发出了一种可以向植物发送电信号和从植物接收电信号的装置,为利用植物的新技术打开了大门

NTU团队开发了他们的植物通讯设备,通过使用一种被称为水凝胶的柔软粘性粘合剂在捕蝇草植物表面附着一个贴合电极(一片导电材料)

有了附着在捕蝇草表面的电极,研究人员可以实现两件事:采集电信号来监控植物对环境的反应,并将电信号传输给植物,使其关闭叶子

几十年来,科学家们已经知道植物发出电信号来感知和响应环境

NTU研究小组认为,开发测量植物电信号的能力可以为一系列有用的应用创造机会,例如基于植物的机器人可以帮助拾取脆弱的物体,或者通过早期检测作物中的疾病来帮助提高粮食安全

然而,植物的电信号非常微弱,只有当电极与植物表面接触良好时才能被检测到

植物多毛、蜡质和不规则的表面使得任何薄膜电子设备都难以附着和实现可靠的信号传输

为了克服这一挑战,NTU团队从心电图中获得灵感,心电图通过测量器官产生的电活动来检测心脏异常

植物谈话:一个由#NTUsg领导的科学家团队?已经开发出一种装置,可以通过向植物发送电信号和从植物接收电信号来与植物“交流”

该设备的潜在用途包括监测作物健康,以提高粮食安全?和可以帮助拾起易碎物品的植物机器人

信用:NTU新加波 传送电信号来创造一个基于植物的按需机器人 作为概念的证明,科学家们将他们的植物通讯设备连接到捕蝇草的表面——捕蝇草是一种食肉植物,有多毛的叶瓣,当被触发时,叶瓣会在昆虫身上闭合

该装置的直径为3毫米,对植物无害

它不影响植物进行光合作用的能力,同时成功检测来自植物的电信号

该团队使用智能手机以特定频率向该设备发送电脉冲,在1

3秒

研究人员还将捕蝇草附着在机械臂上,并通过智能手机和通信设备,刺激它的叶子闭合,捡起一根直径为半毫米的电线

研究小组说,他们的发现发表在1月份的科学杂志《自然电子学》上,展示了基于植物的技术系统未来设计的前景

他们的方法可能会创造出更灵敏的机器人抓具来抓取可能被当前的刚性物体伤害的易碎物体

电信号通过智能手机传输到植物,诱使捕蝇草按需关闭叶子

学分:南洋理工大学 采集电信号监测作物健康监测 研究小组设想了一个未来,农民可以使用他们开发的植物通讯设备采取预防措施来保护他们的作物

该研究的第一作者,NTU大学材料科学与工程学院院长陈晓东教授说:“气候变化正在威胁全世界的粮食安全

通过监测电厂的电信号,我们也许能够检测出可能的求救信号和异常情况

当用于农业目的时,农民可以发现疾病何时发展,甚至在作物上出现全面症状之前,如叶子变黄

这可能会给我们提供一个机会,让我们迅速采取行动,最大限度地提高作物产量

" 陈教授同时也是柔性设备创新中心(iFLEX)的主任,他补充道,用于工厂监控的通信设备的开发体现了智能校园的愿景,即开发技术先进的解决方案,以实现可持续发展的未来

下一代改进:粘接强度更强的液体胶 为了提高他们的植物通讯设备的性能,NTU的科学家们还与新加坡科学、技术和研究机构下属的材料研究和工程研究所(IMRE)的研究人员合作

这项独立研究的结果发表在3月份的科学杂志《高级材料》上,研究发现,通过使用一种叫做热凝胶的水凝胶——在室温下逐渐从液体转变为可拉伸的凝胶——可以将植物通信设备连接到更多种类的植物(具有不同的表面纹理)上,并实现更高质量的信号检测,尽管植物随着环境的变化而移动和生长

在阐述这项研究时,合著者陈晓东教授说,“这种基于热凝胶的材料在液态时表现得像水一样,这意味着在它变成凝胶之前,粘合层可以符合植物的形状

例如,当在向日葵的毛状茎上进行测试时,这种改进的植物通讯装置达到普通水凝胶粘合强度的4到5倍,并且记录了明显更强的信号和更少的背景噪声

" 《先进材料研究》的合著者、IMRE大学的执行主任陆宪军教授说:“这种装置现在可以更安全地附着在更多种类的植物表面,标志着植物电生理学领域向前迈出了重要的一步

它为基于植物的技术开辟了新的机会

" 展望未来,NTU团队希望利用他们工厂通信设备的改进版本设计其他应用

来源:由phyica.com整理转载自PH,转载请保留出处和链接!

本文链接:http://www.phyica.com/shegnwu/4967.html

发表评论

用户头像 游客
此处应有掌声~

评论列表

还没有评论,快来说点什么吧~