[26 Mei 2025], Monitoring pertumbuhan tanaman secara real time menjadi kebutuhan penting dalam pertanian presisi modern. Informasi yang akurat mengenai perubahan fisiologis tanaman memungkinkan petani mengambil keputusan lebih cepat, mulai dari penjadwalan irigasi hingga pengendalian hama dan nutrisi. Namun, metode konvensional seperti citra satelit, drone, hyperspectral, dan termografi inframerah masih terbatas karena hanya mampu memantau karakteristik permukaan secara umum. Selain itu, teknologi tersebut sering kali kurang sensitif dalam mendeteksi perubahan fisiologis halus serta memiliki keterlambatan respon. Oleh sebab itu, muncul kebutuhan akan sensor fleksibel yang mampu beradaptasi dengan permukaan tanaman, sensitif terhadap deformasi kecil, dan dapat bekerja dalam jangkauan deteksi yang luas.

Pengembangan sensor wearable biomimetik dilakukan dengan mengadopsi inspirasi dari struktur organ sensorik kalajengking, khususnya reseptor celah mikro yang sensitif terhadap getaran. Sensor dirancang menggunakan film PET berlapis perak dengan struktur alur ganda berbentuk V yang disusun melingkar. Terdapat kombinasi alur dalam dan alur dangkal yang bekerja sinergis: alur dalam merespons regangan kecil, sedangkan alur dangkal berfungsi pada deformasi lebih besar. Proses fabrikasi dilakukan dengan pemotongan vinil komersial, sedangkan lapisan polydimethylsiloxane (PDMS) memberikan fleksibilitas tambahan. Untuk mendukung pemantauan lapangan, sensor dipadukan dengan sistem transmisi nirkabel mini berbasis Bluetooth yang terhubung dengan perangkat lunak pemrosesan sinyal secara real time.Hasil pengujian menunjukkan bahwa sensor wearable biomimetik ini mampu mencapai sensitivitas tinggi dengan Gauge Factor (GF) sebesar 199,98 dan jangkauan deteksi hingga 14%. Sensor juga memperlihatkan respons cepat di bawah 260 milidetik, ketahanan siklus lebih dari 5000 kali, serta histeresis rendah di bawah 300 milidetik. Struktur biomimetik terbukti mampu mengatasi keterbatasan umum sensor fleksibel yang biasanya harus memilih antara sensitivitas tinggi atau jangkauan luas. Dengan desain ini, keduanya dapat dicapai sekaligus. Jika dibandingkan dengan sensor berbasis hidrogel yang memiliki jangkauan hingga 140% tetapi sensitivitas rendah, atau sensor mikroretakan yang memiliki sensitivitas tinggi hanya pada regangan tertentu, teknologi biomimetik ini menawarkan keseimbangan ideal untuk aplikasi pertanian. Integrasi dengan sistem transmisi nirkabel juga memungkinkan monitoring pertumbuhan tanaman sepanjang siklus hidupnya secara lebih praktis dan efisien. Hal ini membuka peluang besar untuk diterapkan dalam skala lapangan guna mendukung pertanian presisi yang berbasis data real time.

Sensor wearable berbasis biomimetik dengan struktur alur ganda berbentuk V menawarkan kombinasi unik antara sensitivitas tinggi dan jangkauan deteksi luas. Teknologi ini tidak hanya memberikan pemantauan pertumbuhan tanaman secara lebih akurat, tetapi juga menghadirkan sistem yang tahan lama, responsif, dan mudah diintegrasikan dengan perangkat digital. Dengan kemampuannya untuk mendeteksi perubahan fisiologis tanaman secara real time, sensor ini berpotensi menjadi salah satu solusi praktis dalam meningkatkan produktivitas dan kualitas pertanian modern.

Referensi

• Zhou, X., Tian, Y., Zhu, J., Xiao, M., Xie, S., & Huang, Y. (2025). Graded biomimetic-based wearable plant sensors with broad-range and high-sensitivity for real-time growth monitoring. Microchemical Journal, 115251. https://doi.org/10.1016/j.microc.2025.115251