برچسب هوشمند تجزیه‌پذیر با قابلیت ثبت دائمی تخلفات دمایی ابداع شد

دانشمندان برچسب حسگر کاملاً تجزیه‌پذیری ساخته‌اند که بدون نیاز به باتری، دما و رطوبت را ردیابی می‌کند و به محض عبور هریک از این دو عامل از آستانه مجاز، دچار تغییر وضعیت دائمی می‌شود.

کد خبر: ۱۳۴۰۱۰۸

شنبه - ۱۵ آذر ۱۴۰۴ / December 06, 2025

به گزارش خبرنگار دانش و فناوری خبرگزاری دانشجو، هر روز حجم عظیمی از کالا‌های حساس مانند واکسن، دارو و مواد غذایی در جهان جابه‌جا می‌شوند که حفظ کیفیت آنها مستلزم کنترل دقیق دما و رطوبت در همه مراحل انتقال است. روش‌های کنونی، مانند استفاده از حسگر‌های مبتنی‌بر سیلیکون، هم پرهزینه و هم از نظر زیستی تجدیدناپذیر هستند. پژوهشگران آزمایشگاه‌های فدرال علوم و فناوری مواد سوئیس (Empa)، دانشگاه پلی‌تکنیک فدرال لوزان (EPFL) و مرکز الکترونیک و میکروفناوری سوئیس (CSEM)، در قالب طرح گرین‌سپک (Greenspack) راه‌حلی سبز و هوشمند برای این چالش ارائه داده‌اند.

مدار‌های الکتریکی با قابلیت ثبت دائمی اطلاعات

آنها برچسب هوشمندی ساختند که نه به باتری نیاز دارد و نه فرستنده. عملکرد آن مشابه تراشه‌های شناسایی فرکانس رادیویی (RFID) است: مدار‌های چاپ‌شده از مواد رسانا، در مواجهه با میدان الکترومغناطیسی دستگاه خوانشگر، تشدید (رزونانس) ایجاد می‌کنند. ویژگی هوشمندانه اینجاست که رسانایی و ظرفیت خازنی این مدار‌ها با تغییر دما یا رطوبت محیط تغییر می‌کند و در نتیجه الگوی تشدید نیز متفاوت می‌شود. از این طریق، اطلاعات لحظه‌ای دما و رطوبت بدون نیاز به سخت‌افزار پیچیده دریافت می‌شود.

اما قابلیت منحصر‌به‌فرد این برچسب، حافظه دمایی آن است: اگر دما از حد از پیش‌تعیین‌شده (مثلاً ۲۵ درجه سانتی‌گراد) فراتر رَوَد، یک قطعه کوچک حساس به حرارت (فیوز حرارتی) در مدار ذوب می‌شود و اتصال را برای همیشه قطع می‌کند. در خوانش بعدی، دستگاه نشان می‌دهد که محموله در مقطعی، بیش از حد مجاز گرم شده است.

گوستاو نیستورم (Gustav Nyström)، سرپرست این پژوهش توضیح می‌دهد: درباره واکسن‌ها، این یعنی ممکن است محموله دیگر قابل استفاده نباشد یا تاریخ انقضایش فرا رسیده باشد.

تجزیه‌پذیر و پایدار

این برچسب پس از انجام مأموریت، به سادگی در طبیعت تجزیه یا همراه مقوا بازیافت می‌شود. بستر آن از بیوپلیمر و الیاف سلولزی ساخته شده و مدار‌ها با جوهر حاوی فلز روی (زینک) که جذب‌پذیر زیستی است، چاپ شده‌اند. چالش اصلی پژوهشگران، طراحی موادی بود که پس از اتمام وظیفه، تجزیه شوند و حسگر‌ها فقط به محرک تعریف‌شده (دما یا رطوبت) پاسخ دهند. پژوهشگران با طراحی مواد ویژه و مدار‌های انتخابی، این چالش را با موفقیت پشت سر گذاشتند.

آینده فناوری و تجاری‌سازی

دو پژوهشگر دانشگاه پلی‌تکنیک فدرال لوزان در حال راه‌اندازی یک استارتاپ به نام سیرسِلِک (Circelec) برای تجاری‌سازی این فناوری هستند. پژوهشگران آزمایشگاه‌های فدرال علوم و فناوری مواد سوئیس نیز قصد دارند قابلیت‌های این برچسب‌های هوشمند را در حوزه‌های جدیدی مانند کشاورزی و پایش محیط‌زیست گسترش دهند.

این نوآوری نه تنها ضایعات الکترونیکی را کاهش می‌دهد، بلکه با شناسایی به‌موقع محموله‌های آسیب‌دیده، از ادامه حمل بی‌فایده آنها جلوگیری می‌کند و ردپای کربن زنجیره تأمین را نیز کاهش می‌دهد.