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CORDIS - Resultados de investigaciones de la UE
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Piezoelectric Biomolecules for lead-free, Reliable, Eco-Friendly Electronics

Descripción del proyecto

Sensores de cultivo sin plomo

Cada año, las industrias colocan miles de millones de sensores piezoeléctricos en instrumentos médicos, aviones y puentes. Estos sensores transforman la presión física en electricidad. La mayoría utilizan titanato de circonio y plomo, una cerámica que contiene plomo tóxico. Incluso las nuevas opciones ecológicas requieren minerales raros y mucha energía para su producción. El equipo del proyecto Pb-FREE, financiado por el CEI, pretende cambiar esta pauta cultivando cristales de aminoácidos y péptidos a temperatura ambiente. Con este método se evita el uso de los metales pesados y residuos. Los investigadores utilizan el aprendizaje automático para diseñar materiales duraderos y desarrollar formas estables de cultivar estas estructuras. En el proyecto también se están construyendo sistemas para probar estos cristales en electrónica. El objetivo es sustituir la cerámica tóxica por sensores sostenibles fabricados a partir de los componentes básicos de la vida.

Objetivo

Billions of piezoelectric sensors are produced every year, improving the efficiency of many current and emerging technologies. By interconverting electrical and mechanical energy they enable medical device, infrastructure, automotive and aerospace industries, but with a huge environmental cost. The majority of piezoelectric sensors contain Lead Zirconium Titanate (PZT), the fabrication of which requires toxic lead oxide. Prominent lead-free alternatives are heavily processed, and rely on expensive, non-renewable materials such as Niobium.
Biological materials such as amino acids and peptides have emerged as exciting new piezoelectrics. Biomolecular-crystal assemblies can be grown at room temperature with no by-products, and do not require an external electric field to induce piezoelectricity, unlike PZT and other piezoceramics. Currently no research is focused on developing these crystals as reliable, solid-state sensors to integrate into conventional electronic devices, due to their high water solubility, uncontrolled growth, variable piezoelectric response, and difficulty in making electrical contact.
Pb-FREE will take on the ground-breaking challenge of developing biomolecular crystals as organic, low-cost, high-performance sensors, to out-perform and phase-out inorganic device components with dramatically reduced environmental impact. The project will rapidly accelerate the design, growth, and engineering of these novel piezoelectric materials under three pillars:
- An ambitious computational workflow will enable the design of super-piezoelectric crystalline assemblies by combining high-throughput quantum mechanical calculations with machine learning algorithms.
- A new method of growing polycrystalline biomolecules will be developed, allowing for easy, efficient creation of macroscopic piezoelectric structures.
- A state-of-the-art electromechanical testing suite will be established to characterise fully insulated and contacted biomolecular device components.

Ámbito científico (EuroSciVoc)

Palabras clave

Programa(s)

Tema(s)

Régimen de financiación

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Convocatoria de propuestas

(se abrirá en una nueva ventana) ERC-2021-STG

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Institución de acogida

UNIVERSITY OF LIMERICK
Aportación neta de la UEn
€ 1 499 525,00
Dirección
NATIONAL TECHNOLOGICAL PARK, PLASSEY
- Limerick
Irlanda
Región
Ireland Southern Mid-West
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
€ 1 499 525,00

Beneficiarios (1)