Materiały i komponenty funkcjonalne usprawniają wyroby z papieru
Badacze z zespołu projektu APPLE (Autonomous printed paper products for functional labels and electronics) pracowali nad stworzeniem energooszczędnego obwodu elektronicznego opartego na technologii druku. Badacze opracowali nową generację trwałych inteligentnych wyrobów drukowanych. Od samego początku zespół projektu APPLE zamierzał opracować wyroby z papieru o specyficznych właściwościach autonomicznych, które wchodzą w interakcję z użytkownikami i/lub informują o zmianach środowiska. Zespół zaprojektował wysoce funkcjonalne drukowane etykiety, które mogą wskazywać poziom temperatury, toksyczności lub zanieczyszczeń. W ramach projektu powstały zaawansowane materiały funkcjonalne (papier, włókna, atramenty), komponenty funkcjonalne (baterie, czujniki temperatury i gazu, wyświetlacz elektrochemiczny i tranzystory), a także komponenty peryferyjne (linie przewodzące, oporniki i połączenia sprzęgające). Inne opracowane produkty obejmowały m.in.. elektryczne narzędzia symulacyjne i oraz rozwiązania do kontroli jakości wyrobów z papieru wyposażonych w obwód drukowany. Opracowany w ramach projektu APPLE wydajny kosztowo proces produkcyjny opiera się na technikach wydruku i osadzania powszechnie stosowanych w branży drukarskiej. Proces ten uwzględnia potrzebę oddzielenia drukowania komponentów elektronicznych od etapu tworzenia estetycznej wizualnie etykiety zakrywającej i zabezpieczającej obwód elektroniczny. Gotowe prototypy opracowane w ramach projektu APPLE otrzymały najwyższe nagrody na zorganizowanej w marcu 2015 r. konferencji LOPEC, czyli na głównych międzynarodowych targach elektronicznych układów drukowanych. Demo1 to urządzenie do włączania i wyłączania wykrywające obecność niebezpiecznego gazu. Demo2 to plakat z papieru (w formacie A0), który wykrywa trzy poziomy stężenia gazu i natychmiast wyświetla odpowiednie wartości. W przypadku obu prototypów projekt druku uwzględnia fizyczne ograniczenia działania układów elektronicznych oraz problemy związane z drukiem i wygląd graficzny rzeczywistego produktu (np. rozmiar plakatu, wymiary wyświetlacza). Metodologia opracowana przez zespół projektu APPLE dla tych prototypów może zostać zastosowana w dowolnych wyrobach z papieru wyposażonych w obwód drukowany, opartych na połączeniu czujnika, wyświetlacza i baterii zintegrowanej z dedykowanym obwodem elektrycznym. Jeśli chodzi o wpływ na środowisko naturalne, analiza cyklu życia obwodów drukowanych na papierze wykazała bardzo niski wpływ na poziom emisji dwutlenku węgla i inne czynniki środowiskowe w porównaniu do konwencjonalnych układów elektronicznych. Wyniki projektu umożliwią poszerzenie oferty produktów przemysłu papierniczego o funkcjonalne produkty posiadające wartość dodaną. Opracowana technologia może również znaleźć zastosowanie w sektorach związanych z bezpieczeństwem publicznym, opakowaniami oraz produkcją i wykorzystaniem substancji chemicznych.
Słowa kluczowe
Materiały funkcjonalne, wyroby z papieru, drukowane obwody elektroniczne, drukowanie, komponenty funkcjonalne
