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发明者们成功研发出由纤维素纳米纤维制成的可“回归大地”的物联网设备。该设备完全由大自然的馈赠物制成,包括纸(纤维素纳米纤维)、金属和石头(矿物)。因此,当产品使用后留在自然环境中时,大约一个月后就可以“回归大地”。在农业、医疗、城市管理、制造业等各种领域,用于收集天气、交通、健康信息,并可连接到各个位置的物联网设备的存在正变得不可或缺。物联网设备的数量无疑将继续增长。但是,必须考虑已达到使用寿命的设备的回收以及电子垃圾造成的环境污染。一般来说,随着电子设备的信息收集(监控)和无线信息传输等功能的增加,处理它们所需的工作量和成本也会增加。纳米纸透明,与玻璃一样,受热时不会膨胀和收缩。它还具有表面光滑、轻便、柔韧、可生物降解等适合用作电子设备基板的特性。利用这些优良特性,我们开发了使用纳米纸作为基板的各种纸质电子元件,例如纸质存储器和纸质晶体管。然而,为了用纸制作电子电路和设备,必须组装各种纸质电子元件,并在不损害纸的生物降解性的前提下创建电路。在这项研究中,大阪大学的一个研究小组评估了纳米纸作为电容器介电层的效果,电容器是一种无源元件 (*1)。电容器是用于处理传感器信息并以无线方式传输信息的电路中必不可少的元件。研究结果表明,它的性能是 PET 和聚酰亚胺等传统聚合物材料的三倍以上,并且具有出色的层压性能。此外,使用纳米纸作为介电层的纳米纸电容器被发现适用于湿度传感器,其性能会随着湿度水平而变化。因此,当仅使用印刷和涂层工艺将线圈、电阻器或纳米纸电容器安装在纳米纸基板上时,我们成功创建了一种纳米纸物联网设备,其中的无线电信号会根据湿度的变化而变化。纳米纸物联网设备不使用塑料基板或粘合剂等不易分解的材料,而且由于大部分都是“纸”,因此在40天后,总体积的95%以上会在土壤中分解。纸基纳米纸物联网设备有望为实现可在任何地方轻松安装的环保物联网设备提供新概念。这些结果展示了纸基可生物降解的物联网设备原型的性能。如果将来能够实现性能更高的、可“回归大地”的物联网设备,它们就可以像为我们的生活增添色彩的植物和花朵一样在任何地方使用,实现与自然循环相协调的环境监测。它们可以安装在路标上,在每个十字路口收集详细的天气信息,也可以安装在每个家庭的入口处,提供有关家庭周围灾害的实时详细信息。
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