研究人员推出了一种由纸张制成的创新温度和湿度传感器，强调其准确性、可靠性和环保性。这些传感器通过使用一种称为干法添加型纳米制造的方法，在标准纸张上打印银线而制成。传感器通过测量电容变化实现工作，当纸张吸收水蒸气时，反映出周围的湿度水平。此外，传感器还通过金属导体在温度升高时电阻率的增加来记录温度变化。它们有效监测相对湿度范围从20%到90%以及温度波动范围从25°C到50°C。
对寻求新鲜本地食品的游客开放的温室和农场日益重要，以提高食品生产。农民正在探索各种方法来跟踪环境条件，以优化温室中的作物生长，同时还有明显的关注点确保收获的食品在储存期间保持新鲜。整合智能传感器技术来监测和管理温度和湿度对于满足不断增长的全球人口对食品的需求至关重要。
在AIP Publishing的《激光应用期刊》中，来自阿拉巴马州奥本大学的一个研究团队首次揭示了这些不仅可靠且精确，同时也环保的纸基传感器。
尽管已经开发了许多用于测量不同生长环境中温度和湿度的传感器，但一个主要挑战是确保这些设备保持有效、环保并在经济上可行。
“近年来，农业受到了湿度和温度等环境因素极端变化的显著影响，突显了需要创新解决方案以提高生产力和提升质量，同时最小化环境足迹的紧迫性， ” 作者Masoud Mahjouri-Samani解释道。
灵活的电子设备和传感器可以快速而高效地生产。多种印刷技术，如气雾喷墨印刷、喷墨印刷、凹版印刷和丝网印刷，均用于制造这些传感器。然而，由于这些印刷方法的液体特性与生物降解材料不兼容，大多数生产是基于非生物降解塑料。
纸张相较于传统塑料材料是一种更优越的选择，因为其纤维素纤维提供了多孔表面，同时具有生物降解性且易于获得。
研究团队通过干法添加型纳米制造在四种商业可用纸张上打印银线，开发了温度和湿度传感器。打印的电极监测电容和电阻的变化，以评估温度和湿度的变化。当纸张吸收水蒸气时，电容变化被测量，以指示环境湿度水平。
温度传感功能依赖于电阻的变化，即温度升高会导致金属导体的电阻率增加。
这些传感器在温度和湿度变化方面显示出可靠性和灵敏度。它们有效跟踪20%到90%之间的湿度变化，以及25°C到50°C之间的温度变化。此外，这些生物降解传感器具有成本效益，可重复使用，并可在必要时安全处置。
“通过将干法添加型纳米制造等先进技术与生物降解材料相结合，这项研究在功能性与环境保护之间取得了平衡，解决了与电子废物处置相关的日益严峻的问题，”Mahjouri-Samani指出。“这种方法有潜力通过增强对影响植物生长的关键因素的监测来改变智能农业实践。”
