Tha Shuohao Cai, oileanach dotaireil ann an saidheans na h-ùire, a’ cur slat mothachaidh le stiogair mothachaidh ioma-ghnìomhach a leigeas le tomhasan aig diofar dhoimhneachdan a-steach don ùir aig Stèisean Rannsachaidh Àiteachais Oilthigh Wisconsin-Madison Hancock.
MADISON — Tha innleadairean Oilthigh Wisconsin-Madison air mothachairean saor a leasachadh a dh’ fhaodas sgrùdadh leantainneach, fìor-ùine a thoirt seachad air naitrid ann an seòrsachan ùir cumanta ann an Wisconsin. Faodaidh na mothachairean dealan-cheimigeach clò-bhuailte seo cuideachadh le tuathanaich co-dhùnaidhean riaghlaidh beathachaidh nas fiosraichte a dhèanamh agus buannachdan eaconamach fhaighinn.
“Faodaidh na mothachairean againn tuigse nas fheàrr a thoirt do thuathanaich air inbhe beathachaidh an ùir agus na tha de naitrid ri fhaighinn dha na lusan aca, gan cuideachadh gus co-dhùnadh nas cruinne dè an ìre de thodhar a dh’ fheumas iad dha-rìribh," thuirt Joseph Andrews, ollamh-cuideachaidh aig Oilthigh Harvard. Bha an sgrùdadh air a stiùireadh leis an Sgoil Innleadaireachd Meacanaigeach aig Oilthigh Wisconsin-Madison. “Ma dh’ fhaodas iad na tha de thodhar a cheannaicheas iad a lughdachadh, dh’ fhaodadh na sàbhalaidhean cosgais a bhith cudromach airson tuathanasan nas motha.”
Tha naitraidean nam beathachadh riatanach airson fàs bàrr, ach faodaidh cus naitraidean sileadh a-mach às an ùir agus a dhol a-steach don uisge talmhainn. Tha an seòrsa truailleadh seo cronail do dhaoine a bhios ag òl uisge tobair air a thruailleadh agus tha e cronail don àrainneachd. Dh’ fhaodadh mothachair ùr an luchd-rannsachaidh a bhith air a chleachdadh cuideachd mar inneal rannsachaidh àiteachais gus sùil a chumail air sileadh naitraidean agus gus cuideachadh le bhith a’ leasachadh nan cleachdaidhean as fheàrr airson a bhuaidhean cronail a lughdachadh.
Tha na dòighean a th’ ann an-dràsta airson sgrùdadh a dhèanamh air nitrate san ùir saothair-dian, daor, agus chan eil iad a’ toirt seachad dàta fìor-ùine. Sin as coireach gun do thòisich an t-eòlaiche eileagtronaigeach clò-bhuailte Andrews agus an sgioba aige air fuasgladh nas fheàrr agus nas saoire a chruthachadh.
Anns a’ phròiseact seo, chleachd an luchd-rannsachaidh pròiseas clò-bhualaidh inc-jet gus mothachaire potentiometric a chruthachadh, seòrsa de mhothachaire electroceimiceach film tana. Bithear gu tric a’ cleachdadh mothachairean potentiometric gus nitrate a thomhas gu ceart ann am fuasglaidhean leaghaidh. Ach, mar as trice chan eil na mothachairean seo freagarrach airson an cleachdadh ann an àrainneachdan ùir oir faodaidh mìrean mòra ùir na mothachairean a sgrìobadh agus casg a chuir air tomhasan ceart.
“B’ e am prìomh dhùbhlan a bha sinn a’ feuchainn ri fhuasgladh dòigh a lorg air na mothachairean dealan-cheimigeach seo obrachadh gu ceart ann an suidheachaidhean talmhainn cruaidh agus ianan naitrid a lorg gu ceart," thuirt Andrews.
B’ e fuasgladh na sgioba sreath de polyvinylidene fluoride a chur air an sensor. A rèir Andrews, tha dà phrìomh fheart aig an stuth seo. An toiseach, tha pores glè bheag ann, mu 400 nanomeatair ann am meud, a leigeas le ianan nitrate a dhol troimhe fhad ‘s a tha iad a’ bacadh mìrean na h-ùire. San dàrna àite, tha e hydrophilic, is e sin, bidh e a’ tàladh uisge agus ga ghabhail a-steach mar spong.
“Mar sin, bidh uisge sam bith a tha beairteach ann an naitrid a’ dol a-steach do na mothachairean againn, rud a tha glè chudromach oir tha an ùir coltach ri spong cuideachd agus caillidh tu a’ bhlàr a thaobh taiseachd a’ dol a-steach don mothachair mura h-urrainn dhut an aon glacadh uisge fhaighinn. Comas na h-ùire," thuirt Andrews. “Leigidh na feartan seo den t-sreath polyvinylidene fluoride leinn uisge beairteach ann an naitrid a thoirt a-mach, a lìbhrigeadh gu uachdar a’ mhothachair agus naitrid a lorg gu ceart.”
Mhìnich an luchd-rannsachaidh an adhartas ann am pàipear a chaidh fhoillseachadh sa Mhàrt 2024 anns an iris Advanced Materials Technology.
Rinn an sgioba deuchainn air an sensor aca air dà sheòrsa ùire eadar-dhealaichte co-cheangailte ri Wisconsin—ùirean gainmhich, cumanta ann am pàirtean meadhan-tuath na stàite, agus loam eabarach, cumanta ann an iar-dheas Wisconsin—agus fhuair iad a-mach gun robh na sensors a’ toirt a-mach toraidhean ceart.
Tha an luchd-rannsachaidh a-nis a’ cur an mothachaire nitrate aca an sàs ann an siostam mothachaidh ioma-ghnìomhach ris an can iad “stiocair mothachaidh”, anns a bheil trì diofar sheòrsaichean mothachaidh air an cur air uachdar plastaig sùbailte le bhith a’ cleachdadh cùl-taic ghreamachaidh. Tha mothachaidhean taiseachd is teòthachd anns na stiogairean cuideachd.
Cuiridh luchd-rannsachaidh grunn stiogairean mothachaidh ri post, cuiridh iad iad aig diofar àirdean, agus an uairsin cuiridh iad am post san ùir. Leig an suidheachadh seo leotha tomhasan a dhèanamh aig diofar dhoimhneachdan ùir.
“Le bhith a’ tomhas naitrid, taiseachd agus teòthachd aig diofar dhoimhneachdan, is urrainn dhuinn a-nis pròiseas sileadh naitrid a thomhas agus tuigsinn mar a ghluaiseas naitrid tron ùir, rud nach robh comasach roimhe," thuirt Andrews.
As t-samhradh 2024, tha an luchd-rannsachaidh an dùil 30 slat mothachaidh a chur ann an ùir aig Stèisean Rannsachaidh Àiteachais Hancock agus Stèisean Rannsachaidh Àiteachais Arlington aig Oilthigh Wisconsin-Madison gus an mothachair a dhearbhadh tuilleadh.
Àm puist: 09 Iuchar 2024