Anna Ettlin, Material Elmləri və Texnologiyaları üzrə İsveçrə Federal Laboratoriyaları

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriGörünməz: Bioloji parçalana bilən etiket bir vərəq kimi nazikdir, lakin hələ də temperaturu və nisbi rütubəti ölçə bilir. Kredit: Empa

Empa, EPFL və CSEM-dən olan tədqiqatçılar real vaxt rejimində temperatur və rütubəti ölçən və həmçinin temperatur həddinin keçib-keçilmədiyini aşkar edə bilən yaşıl ağıllı sensor etiketi hazırlayıblar. Gələcəkdə bu, dərman və ya qida kimi həssas daşımalara nəzarət etmək üçün istifadə edilə bilər. Sensor etiketinin özü tamamilə bioloji parçalana bilir.

Hər gün dünya miqyasında böyük mal axını olur. Onlara müəyyən vaksinlər, dərmanlar və qida məhsulları kimi xüsusilə incə daşınmalar daxildir. Bu məhsulların təhlükəsiz şəkildə təyinat yerinə çatmasını təmin etmək üçün onlar bütün tədarük zəncirində müəyyən temperatur və rütubət aralığında qalmalıdırlar. Bəs bunu necə təmin edə bilərik? Hər bir göndərişi silikon əsaslı sensorlar və çiplərlə təchiz etmək baha başa gəlir və dayanıqlı deyil. Və tədarük zəncirindəki qovşaqlardakı ölçmələr, indiyədək yolda olan zərif mallarla nə baş verdiyi barədə sizə heç nə demir.

Empa, EPFL və CSEM-dən olan tədqiqatçılar Greenspack adlı dörd illik layihədə bu problemi həll etdilər. Onlar birlikdə temperaturu və nisbi rütubəti ölçən və müəyyən temperatur həddi keçdikdə “xatırlaya” bilən ağıllı sensor etiketi hazırlayıblar . Kiçik stiker yalnız silikonsuz deyil, həm də tamamilə bioparçalanır. Tədqiqatçılar öz nəticələrini Nature Communications jurnalında dərc ediblər .

Yaddaşlı elektrik sxemləri

İşini yerinə yetirmək üçün ağıllı etiketə nə batareya, nə də ötürücü lazımdır. Bunun əvəzinə o, RFID çipinə bənzər şəkildə işləyir. Rezistiv və kapasitiv elementləri olan elektrik dövrələrini meydana gətirən keçirici materialların çap yollarını ehtiva edir. Bu sxemlər bir elektromaqnit sahəsinə məruz qalırsa, məsələn, etiket oxuyucusu tərəfindən, teq oxuyucusu tərəfindən deşifrə edilə bilən bir rezonans yaradılır.Ekoloji cəhətdən təmiz çipsiz temperatura cavab verən etiket konsepsiyası, istehsal və sınaq quraşdırılması. Kredit: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-65458-9

Usta hissə, ətraf mühitin temperaturu və ya rütubətindən asılı olaraq fərdi dövrələrin keçiriciliyi və tutumu dəyişir, həmçinin rezonansını dəyişir. Bu dəyişiklik heç bir mürəkkəb ölçmə texnologiyası olmadan cari temperatur və rütubət haqqında məlumat verir.

Ancaq bu, hamısı deyil – tədqiqatçılar həm də etiketə bir növ “yaddaş” vermək istədilər. Temperatur 25 ° C-dən çox olarsa, dövrələrdən birində kiçik bir element əriyir və dövrəni düzəlməz şəkildə pozur. Növbəti dəfə etiket oxuyanda belə görünür: Bu göndərmə bir dəfə çox isti idi. Tədqiqat layihəsinə rəhbərlik edən Empa-nın Sellüloza və Taxta Materialları laboratoriyasının rəhbəri Qustav Nyström izah edir: “Məsələn, peyvəndlərdən danışarkən, bu, göndərişin artıq istifadə edilə bilməyəcəyi və ya son istifadə tarixinin etibarsız olduğu anlamına gələ bilər”.

Bu texnologiya tədarük zəncirindəki yükü azaldır və onun karbon izini azaldır: Potensial zədələnmiş mallar daha əvvəl aşkar edilir və daha sonra göndərilməsinə ehtiyac yoxdur. Temperaturun təsirinə görə mallar sadəcə olaraq daha az dayanıqlı olubsa, lazım gələrsə, göndərmə daha yaxın yerə yönləndirilə bilər. Nyström əlavə edir: “İstifadə etdiyimiz materiallardan asılı olaraq müxtəlif temperatur hədləri təyin edə bilərik”. Məsələn, dondurulmuş mallar üçün etiketlər düşünülə bilər.

Bioloji parçalana bilən və davamlıdır

Göndərmə təyinat yerinə çatdıqdan sonra etiketin kompostlanması və ya kartonun təkrar emalına daxil edilməsi nəzərdə tutulur, çünki o, tamamilə bioloji parçalana bilir. Empa tədqiqatçıları substrat üçün biopolimer və sellüloza liflərindən ibarət xüsusi material hazırlayıblar. Empa və EPFL-dəki tədqiqatçılar daha sonra keçirici hiss elementlərini çap etmək üçün bioabsorbable metal sink ehtiva edən xüsusi mürəkkəbdən istifadə etdilər. Bu arada, CSEM tədqiqatçıları etiket dizaynı və oxunma texnologiyası üzərində işlədilər.

Bioloji parçalana bilən materiallarla işləmək həmişə çətin olur – onlar yalnız işləri bitdikdən sonra parçalanmalıdırlar. Bundan əlavə, sensor etiketinin fərdi komponentləri yalnız ətraf mühit şəraitinə çox seçici reaksiya verməli idi: “Biz temperatur sensorunun nəmə və əksinə reaksiya verməsini istəmədik” dedi Nyström. Layihə tərəfdaşları birlikdə bu problemlərin həllinə nail oldular.

İki EPFL tədqiqatçısı indi Greenspack-in tapıntılarını Circelec adlı startapla kommersiyalaşdırmaq üzərində işləyir. Nyström ətrafındakı Empa tədqiqatçıları yaşıl elektronika sahəsini daha da dərindən araşdırmaq və kənd təsərrüfatı və ətraf mühitin monitorinqi üçün sensorlar kimi ağıllı etiketlərin potensialını araşdırmaq istəyirlər.

Daha çox məlumat: J Bourely və digərləri, davamlı IoT üçün bioloji parçalana bilən materiallardan hazırlanmış Ecoresorbable chipless temperatura cavab verən etiket, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-65458-9

Jurnal məlumatı: Nature Communications Material Elmləri və Texnologiyaları üzrə İsveçrə Federal Laboratoriyaları tərəfindən təmin edilmişdir