pag. 1

 

Investeşte în oameni ! Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 – 2013 Axa prioritară 2 “Corelarea învăţării pe tot parcursul vieţii cu piaţa muncii” Domeniul major de intervenţie 2.1 “Tranziţia de la şcoală la viaţa activă” Cod contract: POSDRU/90/2.1/S/64051 Titlul proiectului: “Învaţă Automatica” Beneficiar: Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca

Electronice pe suport de hârtie

pag. 2

 

Hârtia este luată tot mai mult în considerare ca suport pentru circuite electronice. Ea are şi avantaje şi dezavantaje. Între avantaje trebuie menţionată rezistivitatea ridicată şi între dezavantaje neuformitatea suprafeţei. Ţinând cont de caracteristicile acestui material s-au conturat câteva domenii de aplicaţii legate de interfaţa cu omul şi mediul – afişarea şi discriminarea anumitor caracteristici (senzoristica).

Exemple de aplicații inovatoare în domeniu includ: etichete active ale produselor cosmetice şi farmaceutice, micro-electronice inteligente pentru integrarea biosenzorilor fără fir, jucării inteligente (mozaicuri cu sunet, cărți pentru copii cu sunet), afişoare pe support flexibil, carduri musicale, felicitări, îmbrăcăminte și accesorii cu lumini şi cu identificare prin radiofrecvență (RFID), etichete și “tatuaje”, blocnotes luminos, postere vorbitoare sau e-cititoare flexibile.

Microfluidica: fizica fluidelor la scara de nanolitru în “recipiente de hârtie”

Manipularea fluidelor în canale, cu dimensiuni de zeci de microni, (microfluidica) s-a conturat ca un domeniu nou, distinct având potenţialul de a influenţa domenii de cercetare diverse începând de la sinteza chimică şi analiza biologică, până la optică şi tehnologia informației. Domeniului i-au fost puse bazele ştiinţifice şi tehnologice, dar există o serie de probleme care trebuie abordate: orientarea pe aplicaţii, găsirea de strategii de închidere a ciclului de dezvoltare, inclusiv comercializarea.

Microfluidica este știința şi tehnologia sistemelor care prelucrează sau manipuleaza cantităţi mici de lichide (de ordinul 10-9-10-18 litri), utilizând canale cu dimensiuni de zeci până la sute de micrometri. Primele aplicații ale tehnologiilor bazate pe microfluide au fost în analiza chimică sau biologică, oferind o serie de avantaje: capacitatea de a utiliza cantități foarte mici de probe şi reactivi, precum şi posibilitatea de a efectua separaţii şi detecţii de înaltă rezoluție în condiţii de costuri reduse, timpi de analiză diminuaţi respectiv solicitare redusă a dispozitivelor analitice.

Microfluidica exploatează atât dimensiunea redusă, cât şi caracteristici mai puțin evidente ale fluidelor din microcanale cum este fluxul laminar, oferind noi capabilități în controlul concentraţiei moleculelor în spațiu şi timp. Tehnologia microfluidelor a devenit un subiect major în analiza şi sinteza moleculelor.

Microfluidica bazata pe utilizarea hartiei (“Paper-based microfluidics” sau “lab on paper”), oferă un sistem inovator de management şi analiză a lichidelor pentru o varietate bogată de aplicații, incluzând diagnostice de sănătate, monitorizarea mediului, precum şi testarea calității produselor alimentare. Ratiunile pentru care hârtie devine o componenta atractivă pentru realizarea sistemelor microfluidice includ următoarele aspecte:

• hârtia este un material celulozic omniprezent, extrem de ieftin; • hârtia este compatibilă cu o serie de aplicații chimice/biochimice/medicale; • hârtia asigură transportul lichidelor folosind forțele capilare, fără a necesita asistența unor

forțe de natură externă, la viteze corespunzătoare pentru anumite procese.

Prin realizarea unor canale microfluidice în structura hârtiei, fluxul de lichid în canalele este limitat, şi, prin urmare, poate fi ghidat într-o manieră controlată. O varietate de canale microfluidice 2D şi 3D, pot fi create în structura hârtiei, acestea fiind capabile să transporte lichide pe trasee predefinite pe hârtie. Cercetările în sfera microfluidelor bazate pe utilizarea hartiei sunt canalizate spre:

• căutarea unor tehnici de fabricaţie simple de tip ’low-cost’

pag. 3

 

• explorarea de noi aplicatii de încorporare eficientă a metodelor de detecţie.

Dispozitiv capabil să testeze patru mostre pentru patru analiți diferiţi.

Sursa: http://medicaldesign.com/engineering-prototyping/paper_proteins_devices_0209/

Aplicarea dispozitivelor microfluidice bazate pe hârtie

Aplicaţia de baza a dispozitivelor microfluidice bazate pe hârtie, vizează asigurarea unei platforme analitice portabile (uşor de utilizat, în condiţii de pret scăzut), de tip investigare multiplă, respectiv cantitativă, în vederea asigurării unor instrumente de diagnoză medicală şi monitorizare a mediului ambiental. Din această perspectivă, dispozitivele microfluidice pot fi divizate în două tipuri:

a) dispozitive ”la cerere”, care sunt reprezentate prin platforme microfluidice albe, fără reactivi de indicare pre-depozitaţi. În funcţie de probele ce urmează a fi testate, reactivii de detecţie sunt selectaţi şi introduşi în dispozitive, de către utilizator, la momentul oportun al procesului de test.

b) dispozitivele ”gata de utilizat”, care sunt proiectate ca senzori (complet echipaţi), prin integrarea reactivilor de indicare la nivelul zonelor de detecţie ale dispozitivelor, pe baza unor mecanisme chimice specifice de detecţie incorporate.

Cercetările în sfera dispozitivelor microfluidice bazate pe hârtie sunt încă într-un stadiu incipient, în domeniu fiind necesare eforturi semnificative de cercetare pentru a se ajunge la o platforma tehnologică matură, pentru aplicaţiile de tip diagnoză, ’punct-de-întreţinere’ (point-of-care), respectiv monitorizare a mediului. Studii de tip explorator vor pune în evidenţă descoperirea de noi capabilităţi ale acestei tehnologii.

Celule fotovoltaice depuse pe suport de hârtie

Diode organice emițătoare de lumină construite pe suport de hârtie

pag. 4

 

Sursa: http://spectrum.ieee.org/semiconductors/materials/electronics-on-paper

Baterie de 1.5V/3V cu celule de cerneală “energetică”, care poate fi adaptată pentru a se potrivi dimensional unei game largi de produse

Sursa: http://www.printedelectronicsworld.com/articles/power-papers-new-business-model-00001604.asp?sessionid=1

Alte surse:

http://en.wikipedia.org/wiki/Electronic_paper

http://en.wikipedia.org/wiki/Microfluidics