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半导体和电子产品

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超级传感器寻找水

16 Apr 2002

干燥国家的灌溉系统可以从新的湿度探测器中受益,这些探测器比现有设备更敏感。 Juan Bisquert和同事在西班牙的大学Bisquert和同事制定的设备基于氧化铟锡,广泛用于半导体行业。既廉价耐用,传感器都可以改善作物产量并节约水–农业和旅游的珍贵资源(F FabRegat-Santiago 2002 苹果。物理。吧。 80 2785).

农作物助推器

许多灌溉系统通常间隔自动水作物,但这些系统在非常干燥的气候中可能效率低下,因为它们不考虑意外的挖掘或异常热的法术。湿度探测器将允许这种系统在土壤中保持一定程度的水分,但常规装置不适合干旱地区,因为它们对高水平的湿度仅敏感。它们也往往是昂贵的。

试图解决这个问题,胡安比斯查章和同事专注于掺杂掺杂的氧化锡(ITO),a‘degenerate’半导体具有与金属类似的电导特性。该材料广泛用作涂有ITO的半导体工业和玻璃板中的导电衬底。

Bisquert和同事从这样的纸张切割厘米大小的方形,并取出了一个ITO层的条带。这留下了两个ITO地区–它们附接电极–由宽500微米的通道分开。然后将该装置埋在干燥的土壤中,使土壤颗粒填充通道,并连接到电源。然后,研究人员在将水添加到它中时录制了土壤的抵抗力,并且当它达到干燥时。

由于球队在5%至10%之间的土壤湿度之间变化,因此它们发现阻力发生了两个数量级,表明该装置对低水平的水非常敏感。研究人员能够充分地再现它们的结果,即使它们调整了土壤的酸度以模拟化肥的影响。

尽管器件的灵敏度来自ITO的电气性质,但它与其他湿度探测器相同的原则工作:当水分子吸附到传感器的表面上时,其中一些部分分成H.3O+ and OH 离子。传导发生在一个小时时3O+ 离子将质子捐给相邻的水分子,释放另一个质子等。因此,电导率随着水分水平上升而增加。

Bisquert和同事对他们的设备感到满意,但请注意,它只在实验室中展示了它。“我们现在需要检查读数与一段时间内的作物的水需求好转,”Bisquert告诉PhysicsWeb。“这将是关键步骤,因为制造很简单。”

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