Бумажные сенсоры: экологичный и доступный способ мониторинга в сельском хозяйстве
Умные сенсоры, контролирующие температуру и влажность, играют ключевую роль в производстве достаточного количества пищи для растущего населения планеты.
В Journal of Laser Applications исследователи из Обернского университета (Алабама) представили бумажные сенсоры температуры и влажности, которые являются точными, надежными и экологичными.
Гибкая электроника и сенсоры производятся быстро и легко. Однако традиционные методы печати (аэрозольная, струйная, глубокая, трафаретная) из-за жидкой природы чернил часто несовместимы с биоразлагаемыми материалами, и печать ведется на неразлагаемом пластике.
Бумага — отличная альтернатива традиционным пластикам. Ее целлюлозные волокна обеспечивают пористую поверхность, она биоразлагаема и широко доступна.
Исследовательская группа создала сенсоры температуры и влажности, напечатав серебряные линии на четырех типах коммерчески доступной бумаги с помощью процесса сухого аддитивного нанопроизводства.
- Измерение влажности: отслеживается изменение емкости напечатанных электродов. Когда бумага поглощает водяной пар, измеряется изменение ее емкости, что отражает относительную влажность окружающей среды.
- Измерение температуры: механизм основан на изменении сопротивления. При повышении температуры металлический проводник испытывает увеличение удельного сопротивления.
Сенсоры доказали свою надежность и чувствительность. Они успешно детектировали:
- Изменения относительной влажности от 20% до 90%.
- Изменения температуры от 25°C до 50°C.
Кроме того, эти биоразлагаемые сенсоры доступны по цене, могут использоваться повторно, а по окончании срока службы — безопасно утилизированы.
«Интегрируя передовые методы, такие как сухое аддитивное нанопроизводство, с биоразлагаемыми подложками, это исследование сочетает функциональность с экологической ответственностью, решая растущую проблему утилизации электронного оборудования», — сказал автор Масу́д Махджоури-Самани.