Inteligentny papier za dwa lata

27 Jan 2014 12:45

Europejski przemysł papierniczy coraz silniej odczuwa presję nowoczesnych technologii, które przyczyniają się do spadku zapotrzebowania na papier średnio o 5% każdego roku. Projekt ROPAS ma na celu stworzenie platformy technologicznej, która dzięki rozszerzeniu zastosowań podłoży z celulozy i stworzeniu szerokiej gamy „inteligentnych” produktów tchnie nowe życie w przemysł papieru, opakowań i etykiet ochronnych. Najnowsze postępy w różnych dziedzinach techniki już obecnie umożliwiają umieszczanie informacji na produktach papierniczych, otwierając drogę do interakcji z użytkownikiem. Dotyczy to między innymi nanotechnologii, biotechnologii, technologii informacyjnych i komunikacyjnych oraz technologii czujników. Dotychczas nie istniały jednak opłacalne metody produkcji opakowań i etykiet z czujnikami. Dzięki finansowanemu ze środków UE (4,7 mln euro) 4-letniemu projektowi ROPAS („Roll-to-roll paper sensors”) już wkrótce może się to zmienić. Projekt finansowany przez Unię Europejską i uruchomiony 1 maja 2011 r. ma na celu opracowanie nowych zastosowań papierów opakowaniowych. Celem ROPAS, w którym uczestniczy dwanaście podmiotów z sześciu krajów Europy (wśród nich jedyny polski przedstawiciel, gdyńska firma MpicoSys), jest opracowanie metody umieszczania czujników bezprzewodowych na powierzchniach papierowych z wykorzystaniem tanich, lecz zaawansowanych technicznie metod drukowania. Aby to umożliwić, firmy uczestniczące w projekcie ROPAS podjęły się zadania opracowania nowych metod druku oraz nowych sposobów wykorzystania już istniejących technologii drukowania (np. druku kapsułek na papierze za pomocą technologii inkjet). Takie rozwiązanie ma umożliwić stworzenie szerokiej gamy nowych opakowań, które będą monitorowały zmiany w otoczeniu produktów zachodzące w czasie – w zakresie m.in. temperatury, pH, aktywności biochemicznej – oraz informowały o nich jego użytkowników, wysyłając sygnał do odbiornika lub informując o nim za pośrednictwem środków wizualnych lub połączenia bezprzewodowego. Zakres możliwych zastosowań wykorzystujących mikroelektronikę zintegrowaną z papierem jest ogromny; czujniki w tekturowych opakowaniach, w zależności od miejsca instalacji, mogą informować choćby o: kwaśniejącym mleku (umieszczone w pudełku na mleko); upływie ważności leków; niewłaściwym przewożeniu produktów łatwych do uszkodzenia (dzięki czujnikom przechyłów i przyspieszeń na powierzchni opakowania) albo o wszelkim naruszeniu integralności opakowania w trakcie transportu. W ramach projektu ROPAS zostaną przygotowane trzy zastosowania demonstracyjne nowych technologii: znaczniki zabezpieczające, inteligentne etykiety i inteligentne koperty. Pierwsze z nich zaspokajają powszechną potrzebę kontrolowania nienaruszalności opakowania w trakcie transportu; w ich skład wchodzą holograficzne znaczniki zmieniające kolor – np. w rezultacie reakcji enzymatycznych – w przypadku nieuprawnionego otwarcia opakowania. Inteligentne etykiety mają przekazywać informacje zgromadzone w znacznikach bezpośrednio użytkownikom, bez potrzeby stosowania wyspecjalizowanych czytników. Z kolei inteligentne koperty będą wyposażone w moduł nadawczo-odbiorczy, dzięki czemu możliwe będzie np. śledzenie za pośrednictwem Internetu miejsca, w którym koperta się znajduje, a kiedy zostanie dostarczona – dzięki wciśnięciu odpowiedniej kombinacji mikrokapsułek na jej powierzchni – potwierdzenie jej prawidłowego dostarczenia. Naukowcy uczestniczący w projekcie pracują nad kilkoma kwestiami związanymi z prawidłowym działaniem ich produktów. Pierwszym wyzwaniem jest opracowanie optymalnego podłoża, które będzie spełniało funkcjonalne wymogi elementów układów elektronicznych pod względem m.in. gładkości i porowatości podłoża, elastyczności, wytrzymałości mechanicznej, przejrzystości, własności barierowych czy stabilności termicznej. Kolejnym jest wydrukowanie funkcjonalnych baterii dostarczających energii niezbędnej do zasilania etykiet i znaczników. Brane są pod uwagę dwa rodzaje baterii: cynkowo-manganowa firmy Enfucell lub ogniwo ORB (organic radical battery); prace nad pierwszą są bardziej zaawansowane, ale to druga uchodzi za bardziej przyszłościową ze względu na niską cenę, większą ekologiczność, łatwość zadrukowywania oraz możliwość dostarczania dużej mocy szczytowej. Obecnie trwają również prace nad drukiem przełączników w formie mikrokapsułek, które dzięki przewodzeniu ładunków elektrycznych mogą służyć zarówno jako nośnik informacji (np. wciśnięcie kapsułek w odpowiedniej kombinacji potwierdzi dostarczenie przesyłki do właściwego odbiorcy), jak i jako czujniki. Na podstawie informacji ROPAS opracował TK