Исследователи разрабатывают крошечное устройство, которое может преобразить производство продуктов питания: «Срочно нужны инновационные решения»
Бумага или пластик? Как знают читатели, разбирающиеся в окружающей среде, в наши дни более экологичным ответом почти всегда является бумага. Вот почему воодушевляет тот факт, что исследовательская группа в Университете Оберна недавно нашла решение для фермеров заменить пластиковые датчики, измеряющие температуру и влажность, на бумажные устройства.
Журнал «The Journal of Laser Applications» опубликовал результаты работы команды, и они обобщили свои результаты в пресс-релизе. Исследователи искали лучшее решение для фермеров, хранящих продукты в теплицах и открытых фермах для покупателей. Технология интеллектуальных датчиков позволяет фермерам контролировать условия, что становится все более важным из-за растущих климатических проблем.
По словам автора исследования Масуда Махджури-Самани, эти препятствия «обусловливают необходимость срочного поиска инновационных решений для повышения производительности и улучшения качества с минимальным воздействием на окружающую среду».
К счастью, датчики и электроника дешевы и просты в производстве. Проблема возникает из-за того, что технологии печати этих устройств «включают такие методы, как аэрозольно-струйная печать, струйная печать, глубокая печать и трафаретная печать», согласно пресс-релизу.
Жидкая природа этих технологий позволяет печатать на небиоразлагаемом пластике. Исследователи определили бумагу как превосходную альтернативу, учитывая ее биоразлагаемость и широкую доступность. Ее волокна также обеспечивают восприимчивую поверхность. Чтобы бумага могла определять изменения влажности и температуры, команда использовала метод, известный как сухое аддитивное нанопроизводство.
Он включал формирование датчиков путем печати серебряных линий на бумаге разных типов. Фермеры могут наблюдать изменения относительной влажности и температуры, отслеживая изменения емкости серебряной подкладки или ее способности хранить энергию. Когда бумага поглощает водяные пары, они могут измерять влажность, анализируя изменение емкости. Между тем, когда температура повышается или понижается, сопротивление металлического проводника изменяется соответствующим образом.
Бумажные датчики ученых успешно и надежно измеряли изменения температуры от 25 до 50 градусов по Цельсию (от 77 до 122 градусов по Фаренгейту), а также относительную влажность в диапазоне от 20 до 90%. Они также оказались экологически чистыми и практичными, поскольку были недорогими и могли использоваться повторно. Когда пришло время их заменить, их можно было безопасно утилизировать.
Умное решение команды Auburn — одно из многочисленных усилий по борьбе с использованием пластика в сельском хозяйстве. В то время как спрос на более эффективный мониторинг урожая растет, поиск способов использования устройств в реальном времени, таких как датчики, может привести к большей зависимости от пластика. В долгосрочной перспективе чрезмерное использование пластика — плохая новость для сельского хозяйства.
Это может быть связано с пластиком, который попадает на свалки, где выделяется метан, способствуя потеплению планеты. Это также может быть связано с производством пластика, которое неизбежно загрязняет окружающую среду и может продолжаться бесконечно, если переработка неэффективна. Другим фактором может быть утечка микропластика, который может попасть в почву и повлиять на урожайность.
Ученые из Оберна рекламировали свое решение на основе бумажных носителей как ключевой элемент этих усилий.
«Это исследование сочетает функциональность с экологической ответственностью», — заключил Махджури-Самани. «Этот подход предлагает потенциал для революционного изменения умных методов ведения сельского хозяйства, позволяя точно контролировать ключевые факторы роста растений».
Читайте нашу главную страницу — Взгляд в будущее, Инновации, Технологии, Наука, Новые открытия, Изобретения