Các nhà nghiên cứu đã phát minh ra một mạch cho phép kiểm tra xem thực phẩm bên trong bao bì có còn an toàn để ăn hay không. Sự phát triển này sẽ làm giảm đáng kể lượng thực phẩm ăn được bị lãng phí mỗi ngày.
Hàng triệu tấn thực phẩm bị vứt đi mỗi năm vì tốt nhất trước ngày hẹn hò đã qua. Nhưng ngày này luôn là một ước tính thận trọng, có nghĩa là rất nhiều thực phẩm vẫn ăn được bị vứt đi. Sẽ rất hữu ích nếu bao bì có thể ‘kiểm tra xem liệu nội dung có còn an toàn để ăn không? Các nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Eindhoven, Đại học Catania, CEA-Liten và STMicroelectronics đã phát minh ra một mạch làm cho điều này trở nên khả thi: một bộ chuyển đổi kỹ thuật số tương tự bằng nhựa. Sự phát triển này mang lại các mạch cảm biến bằng nhựa có giá dưới một euro trong tầm tay. Ngoài thực phẩm, các mạch nhựa giá cực thấp này có rất nhiều công dụng tiềm năng, bao gồm cả dược phẩm. Phát minh này đã được trình bày vào tuần trước tại ISSCC ở San Francisco, hội nghị quan trọng nhất thế giới về các mạch trạng thái rắn.
Tín dụng hình ảnh: Shutterstock / Pavel Ilyukhin
Người tiêu dùng và doanh nghiệp ở các nước phát triển vứt bỏ khoảng 100 kg thực phẩm mỗi người (*), chủ yếu là vì tốt nhất trước ngày Ngày trên bao bì đã trôi qua. Sự lãng phí đó là không tốt cho ngân sách của người tiêu dùng và cho môi trường. Phần lớn sự lãng phí này là do khó khăn trong việc ước tính thời gian sử dụng thực phẩm sẽ sử dụng được bao lâu. Để giảm thiểu rủi ro bán thực phẩm hư hỏng cho người tiêu dùng, các nhà sản xuất cho thấy thời hạn sử dụng tương đối ngắn trên bao bì của họ.
Ít hơn một xu
Để chống lãng phí thực phẩm, các nhà sản xuất có thể bao gồm một mạch cảm biến điện tử trong bao bì của họ để theo dõi mức độ axit của thực phẩm, ví dụ. Mạch cảm biến có thể được đọc bằng máy quét hoặc bằng điện thoại di động của bạn để hiển thị độ tươi của bít tết hoặc thực phẩm đông lạnh của bạn đã được rã đông. Nhà nghiên cứu Eugenio Cantatore của Đại học Công nghệ Eindhoven (TU / e): Nguyên tắc về nguyên tắc mà tất cả đều có thể, sử dụng IC silicon tiêu chuẩn. Vấn đề duy nhất là họ quá đắt. Họ dễ dàng tiêu tốn mười xu. Và chi phí đó là quá nhiều cho một túi khoai tây chiên giòn một euro. Chúng tôi hiện đang phát triển các thiết bị điện tử được làm từ nhựa chứ không phải silicon. Ưu điểm là bạn có thể dễ dàng bao gồm các cảm biến nhựa này trong bao bì nhựa. Các chất bán dẫn nhựa thậm chí có thể được chỉnh sửa trên tất cả các loại bề mặt linh hoạt, giúp sử dụng rẻ hơn. Và nó làm cho các mạch cảm biến có giá thấp hơn một euro có thể đạt được.
Bộ chuyển đổi tương tự sang số (ADC) bằng nhựa. ADC hiển thị vẫn còn tương đối lớn, ở dạng cuối cùng, nó sẽ nhỏ hơn. Ảnh: Bart van Overbeeke.
ADC đầu tiên
Các nhà nghiên cứu đã thành công trong việc chế tạo hai loại ADC nhựa khác nhau (bộ chuyển đổi tương tự sang số). Mỗi chuyển đổi tín hiệu tương tự, chẳng hạn như giá trị đầu ra được đo bằng cảm biến, thành dạng kỹ thuật số. Một trong những thiết bị mới này là ADC ed đầu tiên được tạo ra. Isabelle Chartier, nhà phát triển kinh doanh điện tử tại CEA-Liten cho biết, điều này mở đường cho các cảm biến diện tích lớn trên màng nhựa theo cách tiết kiệm chi phí. ISSCC đánh giá các bài báo về những phát minh này là điểm nổi bật của hội nghị.
Thiếu liên kết
Các ADC nhựa mới mang lại các ứng dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm và dược phẩm trong tầm tay. Một mạch cảm biến bao gồm bốn thành phần: cảm biến, bộ khuếch đại, ADC để số hóa tín hiệu và bộ phát vô tuyến truyền tín hiệu đến trạm gốc. ADC nhựa là liên kết còn thiếu; ba thành phần khác đã tồn tại. Bây giờ chúng ta có tất cả các phần, chúng ta cần sự tích hợp, Cant nói. Ông hy vọng rằng sẽ vẫn mất ít nhất năm năm trước khi chúng ta có thể mong đợi được nhìn thấy các thiết bị mới trên kệ siêu thị. Các ứng dụng tiềm năng khác là trong dược phẩm, giao diện người máy và trong các hệ thống tình báo xung quanh trong các tòa nhà hoặc trong giao thông vận tải.
Toán học phức tạp
Làm cho sự phát triển này không phải là nhiệm vụ dễ dàng. Các đặc tính điện của trans bóng bán dẫn thông thường có khả năng dự đoán cao, trong khi các bóng bán dẫn bằng nhựa khác nhau rất nhiều. Tất cả các bóng bán dẫn bằng nhựa hoạt động khác nhau trong các quy trình sản xuất chi phí thấp ở nhiệt độ thấp, ông giải thích Cantatore. Điều đó làm cho việc sử dụng chúng trong các thiết bị trở nên khó khăn hơn nhiều. Bạn cần các mô hình toán học phức tạp để có thể dự đoán chính xác hành vi của chúng.
Mạch ADC ed cung cấp độ phân giải bốn bit và có tốc độ hai hertz. Các mạch ed bởi CEA-Liten bao gồm hơn 100 bóng bán dẫn loại n và loại p và một mức kháng cự trên đế nhựa trong suốt. Độ linh động mang của các bóng bán dẫn ed nằm trên silicon vô định hình được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp màn hình.
Thông qua Đại học Eindhoven