Investigadores de la Universidad de Illinois han desarrollado un nuevo tipo de sensores altamente elásticos capaces de monitorizar y transmitir información sobre el crecimiento de las plantas sin intervención humana. Se trata de nuevos sensores de polímero resistentes a la humedad y la temperatura, que se pueden estirar más del 400 % mientras permanecen unidos a una planta a medida que crece y con la capacidad de enviar una señal inalámbrica a un lugar de monitorización remoto.
Con el objetivo de hacer posible la agricultura en el espacio, específicamente para apoyar a los astronautas en misiones prolongadas, la NASA otorgó una beca a la profesora Ying Diao, ingeniería química y biomolecular de la Universidad de Illinois, para investigar el uso de la electrónica impresa portátil en este contexto.
Para ello, Ying Diao, en colaboración con el profesor Andrew Leakey y el estudiante de postgrado Siqing Wang, se propuso desarrollar un dispositivo electrónico estirable que permitiese la monitorización del crecimiento vegetal en condiciones extremas.
El proceso de desarrollo no fue sencillo. Inicialmente, el equipo encontró que su polímero era demasiado rígido para la tarea. Por tanto, fue necesario reformular varios componentes para hacerlos más suaves y estirables, así como ajustar el método de impresión para controlar la asamblea de microestructuras dentro del dispositivo, evitando la formación de grandes cristales durante el proceso de impresión y curado.
Después de abordar estos primeros problemas de estabilidad y montaje, el equipo tuvo que abordar los problemas derivados con la electrónica portatil en alta humedad y con tasas de crecimiento rápidas. “Necesitábamos resultados reproducibles para que no pudieramos hacer que los sensores se cayeran o fallaran electrónicamente durante los experimentos de crecimiento. Finalmente se nos ocurrió un electrodo e interfaz sin fisuras que no se vieron afectados por las exigentes condiciones”, detalla Wang.
El resultado, después de tres años de duro trabajo, es un sensor de tensión remota autónomo basado en un polímero elástico y electrónica denominado como ‘SPEARS’. “Es un avance técnico realmente emocionante, ya que este nuevo sensor nos va a permitir realizar mediciones precisas y no invasivas de las plantas en tiempo real”, afirma Leaky.
El equipo de investigación planea ahora avanzar en su metodología de impresión electrónica para crear un sistema que no solo puede controlar el crecimiento hacia arriba y sino también hacia el exterior. Para el estudio inicial los investigadores se centraron en plantas como el máiz que crecen principalmente hacia arriba.
“Creo que la comunidad de investigación de la electrónica portátil ha ignorado las plantas durante demasiado tiempo. Sabemos que están experimentando mucho estrés durante la adaptación al clima, y creo que la electrónica flexible puede desempeñar un papel muy importante en el avance de nuestra comprensión para que podamos asegurarnos de que las plantas sean saludables y sostenibles en el futuro, ya sea en el espacio, en otros planetas o aquí mismo en la Tierra» concluye Diao.
Créditos imagen de portada: NASA Marshall Space Flight Center
