大阪大学产业科学研究所的春日贵章助教等人组成的研究团队发表研究成果称，开发出一种仅用纸、天然蜡、锡等环保材料构成的土壤含水率传感器。此次开发的传感器通过将检测到的土壤含水率以热量的形式传输出去，然后使用热像仪捕捉热量，从而可以远程同时获取传感器的安装位置和土壤含水率。通过将简化的传感器主体与无线供电、热像仪的图像识别功能相结合，成功兼顾了传感器主体的分解性和传感、数据与位置信息发送的功能。该系统有望作为环境友好型传感系统投入实际应用。相关研究成果已刊登在国际学术杂志《Advanced Sustainable Systems》10月17日刊 上。
图1. a)此次开发的传感器及传感系统概要图；b)热像仪图像；c)使用含有肥料的传感器元件的生长试验结果（供图：大阪大学产业科学研究所春日贵章助教）
传感器可以将温度、湿度、含水率、光等各种环境信息转换为数字信号。另一方面，如果在户外环境中安装大量传感器，则很难全部回收。传统的传感器大多使用容易造成植被破坏的铜和不可降解的石油衍生塑料，一旦残留在环境中，会造成各种不良影响。
在户外使用的传感器需要满足三个条件，即环境信息收集（传感）、传感数据发送、安装位置信息发送。
此次开发的传感器主体由来自木材的纳米纤维素制成的纸基板、锡配线、碳加热器和天然蜡涂层构成，纸基板和天然蜡会被微生物分解。
传感器上配有一个接收线圈，通过无线供电来提供电力，供电后可以加热传感器上搭载的加热器。
传感器采用了根据土壤含水率而改变接受电力的设计，加热器的温度会随着土壤含水率的变化而变化。
用热像仪拍摄安装了传感器的区域，就可以根据热源位置推测出传感器的安装位置，并根据热源温度推测出土壤含水率，从而可以立即检测到土壤水分不足的区域。
由于传感器大部分最终会被环境中的微生物分解，因此不一定需要回收，可以高密度分散安装。
如果在传感器中加入肥料成分，还有望作为“兼具传感功能的肥料”的新型传感器。
春日助教表示：“像落叶一样无处不在，融入自然，循环往复。我们以此为目标，正在开发能够回归土壤的传感器。为此使用了纤维素纳米纤维（植物纤维）和蜂蜡这种原本就存在于环境中的材料。我们将逐一解决实地检验和改良等实际应用中的问题。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：Advanced Sustainable Systems
论文：Wirelessly powered sensing fertilizer for precision and sustainable agriculture
DOI：doi.org/10.1002/adsu.202300314
