Биоразлагаемый умный датчик: зеленые технологии для контроля грузов

В мире, где глобальные логистические цепочки постоянно расширяются, обеспечение сохранности особо чувствительных товаров, таких как медикаменты и продукты питания, становится первостепенной задачей. Традиционные методы контроля, основанные на кремниевых сенсорах, не только дорогостоящи, но и неэкологичны. Исследователи из Empa, EPFL и CSEM представили инновационное решение – полностью биоразлагаемую «зеленую» электронную метку, способную в режиме реального времени отслеживать температуру и влажность, а также сигнализировать о превышении критических пороговых значений.

В рамках четырехлетнего проекта Greenspack была разработана умная сенсорная метка, которая не содержит кремния и полностью разлагается после использования. Устройство функционирует подобно RFID-чипу, используя напечатанные проводящие дорожки, формирующие электрические цепи. При воздействии электромагнитного поля от считывающего устройства, эти цепи создают резонанс, который затем декодируется. Ключевая особенность метки заключается в том, что проводимость и емкость ее элементов меняются в зависимости от температуры и влажности окружающей среды, что и позволяет считывать нужные параметры без сложного оборудования.

Инженеры также наделили метку функцией «памяти»: при превышении определенной температуры, например, 25°C, специальный элемент в цепи плавится, необратимо разрывая ее. Это позволяет при последующем считывании определить, подвергался ли груз перегреву. Такое решение может предотвратить использование небезопасных партий медикаментов или своевременно перенаправить груз, если товары потеряли часть своих потребительских свойств из-за температурных колебаний. Разработчики подчеркивают, что температурные пороги можно настраивать, создавая метки для различных условий, вплоть до контроля условий хранения замороженных продуктов.

Экологичность является одним из главных преимуществ новой разработки. По окончании срока службы метку можно компостировать или отправлять в макулатуру. Для ее создания использованы биополимерные и целлюлозные волокна, а проводящие элементы напечатаны с помощью специальных чернил на основе биоабсорбируемого цинка. Успешное решение задач, связанных с устойчивостью биоматериалов и селективностью реагирования сенсоров на заданные условия, стало результатом совместной работы партнеров проекта.

Двое исследователей из EPFL уже работают над коммерциализацией этой технологии через стартап Circelec. Команда Empa планирует дальнейшее развитие «зеленой» электроники, исследуя потенциал умных меток для мониторинга в сельском хозяйстве и экологии.