Intelligent Monitoring System for Plant Growth Based on the PAM-Li-Zn Ionic Hydrogel

方法

PVA/AM/LiCl/ZnCl2水凝胶TENG，PDMS封装，蓝牙传输，机器学

发现

水凝胶拉伸强度124 kPa、断裂伸长率582%，TENG输出312 V/31 μA，可识别生长状态

机会点

可探索多模态自供能传感器网络与轻量化模型在田间长期原位监测中的融合。

摘要 随着柔性电子与智慧农业的快速发展，植物可穿戴传感器在精准农业监测中受到越来越多的关注。然而，传统刚性传感器与柔软植物组织之间存在机械不兼容性，且贴附方式具有侵入性，限制了长期原位监测。为此，本研究开发了一种基于导电离子水凝胶的柔性摩擦纳米发电机（TENG）传感器（PAM-Li-Zn TENG），并将其与蓝牙模块集成，用于植物无线监测。该水凝胶由PVA、AM、LiCl和氯化锌组成，具有优异的柔韧性、离子导电性和保水性。含3 wt %甘油的优化水凝胶拉伸强度约为124 kPa，断裂伸长率接近582%。通过PDMS封装，传感器实现了结构稳定性和可靠运行。结合机器学习算法，PAM-Li-Zn TENG能够智能识别植物生长状态并监测非生物胁迫，在50 N力、1.6 Hz条件下产生312 V的开路电压和31 μA的短路电流。