H2020 INNPAPER Proiektua: Paper multifuntzionalean oinarritutako elektronika inprimatu berritzaile eta adimenduna: etiketatze adimendunetik arreta-puntuko bioplataformetaraino
- Mota Proiektua
- Egoera Bete
- Exekuzioa 2018 -2021
- Esleitutako Aurrekontua 7.416.491,25 €
- Eremua Europeo
- Finantza-iturri nagusia Horizonte 2020
- Proiektuaren webgunea INNPAPER
Elektronika industria izugarri eboluzionatu da 1950eko hamarkadan lehen zirkuitu integratua garatu zenetik. Elektronika inprimatua, organikoa eta malgua gero eta interes handiagoa pizten ari da. Zelulosa, Lurrean ugariena den biopolimeroa, substratu eta osagai funtzional gisa erabiltzen duten paperezko gailu elektronikoek jasangarritasuna hobetuko dute eta hondakin elektronikoak murriztuko dituzte.
EBk finantzatutako INNPAPER proiektuaren helburua paper multifuntzionalean oinarritutako plataforma elektroniko konfiguragarri komun bat garatzea da. Papergintzarako ikuspegi berritzaileak garatuko dituzte, (nano)zelulosa funtzionalizatzea barne, eta horiek erabiliko dituzte beren plataforma sortzeko.
Plataforma bazkide diren instalazioetako pilotu-fabrikazio-lerroetan fabrikatuko da, negozio-kasua erakutsiz eta EBko fabrikatzaileentzako sarbide irekiko ondarea sortuz.
Bigarren aldian (M13-M30), lortutako emaitza nagusiak hauek dira:
Paperak eroankortasun, hidrofobikotasun eta porositate kasuetara egokitu ziren. Nanozelulosa/karbono nanohodi tinta hezetasun sentsore baterako material bikaina dela frogatu zen. Mikroegitura eta hidrofobikotasun pertsonalizatua duten zelulosa-film gardenak probatu ziren pantaila elektrokromikoetarako estalki-geruza potentzial gisa.
2. erabilera kasurako (PoC immunosentsoreak), nanozelulosazko tintak erabiliz garatu ziren fluido-kanal inprimagarriak, eta proteina eta antigorputzekiko afinitate hobetua zuten paper bioerreaktibo pertsonalizatuak ere fabrikatu ziren. Nanopapera ekoizteko SUTCO linea eta ondorengo erroilu-erroilu nanoinprimaketa erabiltzen duen inprimatze-linea, baita nanopapera hidrofobizatzeko plasma-linea ere ezarri ziren. Horrez gain, MNFC ekoizpena zabaldu zen. MNCFren kalitatea hobetu zen eta 200 eta 5000 kg-ko ekoizpen-ahalmenak lortu ziren pilotu- eta industria-eskaletarako, hurrenez hurren.
Gailuei dagokienez, bateria inprimatuetarako eta pantaila elektrokromikoetarako zelulosa elektrolitoak bi ikuspegi hauei jarraituz formulatu ziren: 1) Solido eduki handiko elektrolito likatsuak sortzea; 2) Lotura gurutzatzaileen bidez eratutako hidrogel elektrolito autosostengarriak. Powercoat paperean ekoitzi ziren arrakastaz zink-karbonozko bateria koplanar funtzionalak eta zelulosa elektrolitoetan oinarritutako pantaila elektrokromikoak.
Sentsoreak memoria batera konektatzeko eta telefonoarekin datuak trukatzeko komunikazio sistema ere garatu eta benetako inguruneetan probatu zen.
1. erabilera kasurako (etiketa adimendunak), ingurumen-gailuak inprimatuta behar dira: tenperatura-sentsore bat garatu zen -10 °C eta +60 °C arteko neurketetarako, emaitza oso egonkorrak lortuz -10 °C eta +20 °C artean. Hezetasun-sentsoreak ere garatu ziren, hezetasun-aldaketaren eta hartutako korrontearen arteko korrelazio ona zutenak. Paperezko lehenengo presio-sentsoreak ere probatu ziren, eta erantzun ona eman zuten.
2. erabilera kasurako (PoC immunosentsoreak), estrategia desberdinak jarraitzen ari dira. Ikuspegi berritzaileenetako bat goian aipatutako zelulosa porotsuetan oinarritutako kanal inprimatua da. Lortutako emaitzak itxaropentsuak dira, baina detekzio elektrokimikoaren integrazioa oraindik ez dago prest.
Azkenik, 3. Erabilera Kasurako (PoC genosentsoreak), aldi honetako lanak paperean oinarritutako mikrofluidikako gaitasun berriak garatzean eta paperean oinarritutako sentsore elektrokimikoak hobetzean zentratu zen.
Plataforma komunaren eta hiru erabilera kasuen fabrikaziorako, azken diseinua burutu zen. Debug test PCB baten garapena bi elementuak probatzeko jorratu zen. Bi plataforma elektroniko diseinatu eta fabrikatu ziren (bat 1. eta 3. erabilera kasuetarako, eta beste bat 2. erabilera kasurako). Datuak biltzeko, ikusteko eta hodeian gordetzeko doako telefonoentzako aplikazio bat arrakastaz probatu da.
Plataforma komunaren lehen fabrikazio probak paperean serigrafia bidez egin ziren arrakastaz, prozesu-fluxu hau jarraituz: 1) eroale-pistak, antena eta konexio-plakak inprimatzea; 2) serigrafia; 3) Bateriaren inprimaketa. Gailu desberdinen funtzionaltasuna egiaztatu da. Hurrengo urratsak siliziozko osagaien hautaketa eta kokapena eta karakterizazioa dira.
Komunikazio estrategiak komunitatearen garapenean eta interesdunen parte-hartzean jarri du arreta, buletinaren, sare sozialen, prentsa bulegoko jardueren eta ekitaldien komunikazioen bidez. Ideia berrietarako deialdi irekia egin da ( https://innpaper.eu/open-call/ ). Lau artikulu zientifiko argitaratu dira dagoeneko parekideen berrikuspeneko aldizkari zientifikoetan, eta beste bi aurkeztu dira. Horrez gain, lau patente eskaera sortu dira.
Gaur egun, iraupen laburreko gailu elektronikoen ekoizpen eta erabilera gero eta handiagoak hondakin elektronikoen bolumen gero eta handiagoa sortzen du, eta hori gero eta ingurumen- eta osasun-arazo handiagoa bihurtzen ari da, substantzia arriskutsuak dituenez. Hondakin-fluxuaren hazkunde azkarrei aurre egiteko, ezinbestekoa da bizitza-amaierako produktu elektronikoen tratamendua, birziklapena eta/edo berrerabilpena. Testuinguru honetan, papera osagai elektronikoen zati funtzional gisa erabiltzea irtenbide itxaropentsua dirudi. Paperak gailu elektronikoen osagai zentral gisa duen potentzial handia izan arren, dauden paperean oinarritutako sistema elektronikoak oraindik urriak dira.
INNPAPER proiektuaren helburua plastikorik gabeko plataforma elektroniko bat eskaintzea da, hiru paper-gailu (bateria, pantaila eta NFC sistema) paper-orri multifuntzional batean inprimatuta integratzen dituena.
Plataforma hainbat erabilera-kasuren ondoren ekoizpena ahalbidetzeko diseinatuta dago, osagai eta sentsore espezifikoak txertatuz. Plataformaren bideragarritasuna eta moldakortasuna proiektuan frogatuko dira hiru erabilera kasu sortuz:
- Elikagaien ontziratzeko etiketa adimendunak
- Drogak (THC) eta kafeina detektatzeko PoC immunoanalisi kuantitatiboak
- PoC analisi genetikoak gaixotasun infekziosoen diagnostiko azkarra egiteko
Malgua, erraz tolesgarria eta birziklagarria izanik, papera gailu elektroniko eramangarri, haririk gabeko eta/edo botatzekoen substratu eta zati funtzional gisa erabiltzeak etorkizun handiko ikuspegi gisa hartzen ari da hondakin elektronikoak murrizten laguntzen duten produktu elektroniko iraunkorrak garatzeko.
INNPAPER erabilera-kasuetan oinarritutako proiektu bat da, eta paper multifuntzionalean oinarritutako plataforma elektroniko konfiguragarri komun bat eskaintzea du helburu.
Proiektuaren lehen erronka nagusia papergintzako ikuspegi berritzaileak garatzea, (nano)zelulosa funtzionalizazioa barne, gainazalean eta bolumen mailan propietate pertsonalizatuak (adibidez, (super)hidrofobikotasuna/filitatea, eroankortasuna, etab.) dituen papera sortzeko izango da. Aurrerapen hauetan oinarrituta, plataforma komun konfiguragarri bat garatuko da, hainbat paper-oinarritutako gailu (bateria inprimatua, pantaila elektrokromikoa, antena eta zirkuitu elektroniko hibridoa) barne hartuko dituena, papera substratu eta osagai aktibo gisa jardunez.
Plataforma komuna izango da ondorengo fabrikazioaren oinarria, hainbat industria-sektoretan oinarritutako erabilera-kasu ugariren fabrikazioa egiteko, bereziki ontziratzea eta arreta-puntuko (PoC) probak (segurtasuna, elikagaien trazabilitatea, medikuntza). Paperean oinarritutako plataformak bazkide diren instalazioetan kokatutako inprimaketa eta fabrikazio hibridoko pilotu-lerroetan fabrikatuko dira, eta horrek ez du soilik eragin handiko paperean oinarritutako elektronikarako negozio-kasu bat eskainiko, baita EBren ondorengo proiekturako sarbide irekiko pilotu-lerroen sare bat ere.
Ekodiseinu estrategia bat ezarriko da, jasangarritasun eta berrerabilpen gaiak barne hartzen dituena. Piloto-lerroen erabilera errentagarria epe laburrean eta luzean eta ondoriozko paper-plataformen merkaturatzea bermatzeko funtzionamendu- eta negozio-plan bat garatuko da.
INNPAPERren helburuak lortzeak EBko industriari lagunduko dio Gauzen Interneten sorreran, papergintzako eta egurra mozteko industriak indartuko ditu eta EB hondakin elektronikoen ingurumen-kudeaketan kokatuko du.
INNPAPERek elektronikarako paperean oinarritutako plataforma berri, konfiguragarri, iraultzaile eta jasangarri bat garatu eta erakutsiko du. Aurrerapen nagusietako bat plastikoa paperarekin erabat ordezkatzea izango da. Horretarako, WP2-k banakako propietate pertsonalizatuak paper orri bakar batean konbinatuko ditu INNPAPER-erako aurreikusitako gailu elektronikoen eta aplikazioen beharrak asetzen dituen paper multifuntzional oso berritzaile bat sortzeko.
Gainera, INNPAPERen, zelulosa ez da substratu geldo bat izango bakarrik, material elektroniko eta osagai aktibo gisa ere erabiliko da. Horrela, INNPAPER-en, paperak korronte-biltzaile eta elektrodo intrintseko gisa jardungo du (paper eroale/erdieroale), pantaila elektrokromikoetan (ECD) espezie elektrokromikoak eta elektrolitoa gordetzeko matrize gisa, tintaren biskositatea doitzeko gehigarri gisa, baterietan isolatzaile gisa, etab.
Plataforma konfiguragarria izango da INNPAPER erabilera kasuak fabrikatzeko oinarria.
Beren multifuntzionaltasuna erakutsiz, INNPAPER soluzioek paperaren erakargarritasuna hobetuko dute elektronika inprimatuan erabili ohi diren materialen ordezko gisa, hala nola poliimida eta epoxi oinarritutako materialak, baita beste plastikozko film batzuk ere (PET, PEN), eta horrela elektronikaren ingurumen-inpaktua murriztuko dute.
Gainera, Europako baso-zuntzen industria elektronika inprimatuaren komunitatearekin RTOetan dagoeneko eskuragarri dauden pilotu-lerro irekien inguruan lotuz, INNPAPERek eragin handia izango du, industriari aplikazio-eremu sorta zabalerako paper-oinarritutako elektronikan oinarritutako merkatu-aukera berriak eskainiz.
Azkenik, plataforma eta erabilera kasu komunak gailu elektroniko desberdinak barne hartuko dituenez, INNPAPERek papera/zelulosa erabiltzea erakutsiko du aplikazio sorta zabal batean sistema elektroniko iraunkorrak eskaintzeko irtenbide gisa.
INNPAPERek elektronikarako paperean oinarritutako plataforma konfiguragarri berri, iraultzaile eta jasangarri bat garatu eta erakutsiko du. Aurrerapen nagusietako bat plastikoa paperarekin erabat ordezkatzea izango da. Horretarako, WP2-k banakako propietate pertsonalizatuak konbinatuko ditu paper orri bakar batean, gailu elektronikoen beharrak eta INNPAPER-ek aurreikusitako aplikazioak asetzen dituen paper multifuntzional oso berritzaile bat sortzeko. Gainera, INNPAPERen, zelulosa ez da substratu geldo bat izango bakarrik, material elektroniko eta osagai aktibo gisa ere erabiliko da. Horrela, INNPAPER-en paperak korronte-biltzaile eta elektrodo intrintseko (paper eroale/erdieroale) gisa jardungo du, espezie elektrokromikoak eta elektrolitoa pantaila elektrokromikoetan (ECD) gordetzeko matrize gisa, tintaren biskositatea doitzeko gehigarri gisa, baterietan isolatzaile gisa, etab. Konfiguragarria den plataforma INNPAPER erabilera-kasuak fabrikatzeko oinarria izango da. Beren multifuntzionaltasuna erakutsiz, INNPAPER irtenbideek paperaren erakargarritasuna hobetuko dute elektronika inprimatuan ohikoak diren materialen ordezko gisa, hala nola poliimida eta epoxi oinarritutako materialak, baita beste plastikozko filmen (PET, PEN) ere, eta horrela elektronikaren ingurumen-inpaktua murriztuko dute. Gainera, Europako baso-zuntzen industria eta elektronika inprimatuaren komunitatea RTOetan dagoeneko eskuragarri dauden pilotu-lerro irekien inguruan lotuz, INNPAPERek eragin handia izango du industriari merkatu-aukera berriak eskaintzeko, paper-oinarritutako elektronikan oinarrituta, aplikazio-eremu ugaritarako. Azkenik, plataforma eta erabilera kasu komunak gailu elektroniko desberdinak barne hartuko dituenez, INNPAPERek papera/zelulosa erabiltzea erakutsiko du aplikazio sorta zabal batean sistema elektroniko iraunkorrak eskaintzeko irtenbide gisa.
- FUNDACION CIDETEC (CIDETEC)
Lotutako proiektuak
