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Uma investigação levada a cabo por Manuel Reis Carneiro, aluno de doutoramento do Programa Carnegie Mellon Portugal (CMU Portugal) na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC) e na Carnegie Mellon University (CMU), desenvolveu uma tinta condutora à base de água para a produção de circuitos eletrónicos flexíveis que permite evitar a utilização de solventes orgânicos, poluentes e nocivos para o ambiente. A técnica, acaba de ser publicada na revista científica Advanced Science.
Por ser produzida com água, esta tinta é mais sustentável, ecológica e reduz de forma significativa o impacto ambiental das soluções já existentes. Adesivos eletrónicos para monitorizar a saúde ou garantir a qualidade de produtos alimentares são algumas das utilizações possíveis.
Manuel Reis Carneiro, aluno de doutoramento do Programa CMU Portugal e investigador no Instituto de Sistemas e Robótica (ISR) da Universidade de Coimbra, integra uma equipa liderada por Mahmoud Tavakoli, que tem já uma vasta experiência no desenvolvimento de circuitos eletrónicos flexíveis. A produção destes circuitos, de forma fácil, rápida e económica tem sido um dos principais desafios da equipa de Coimbra, que dá agora um novo passo nessa direção ao desenvolver uma tinta que é sustentável e amiga do ambiente.
«A utilização de uma tinta à base de água para a impressão e produção dos circuitos eletrónicos flexíveis traz inúmeras vantagens. Por um lado, reduz radicalmente a pegada ecológica da produção porque não utiliza materiais poluentes. Por outro, torna muito mais fácil a reciclagem e posterior reutilização dos circuitos, que anteriormente consistia num procedimento complexo. Neste caso basta colocar o circuito em álcool, os componentes e as partículas metálicas separam-se e estão aptos para serem reutilizados», explica Manuel Reis Carneiro.
Outra grande mais valia é que esta tinta, ao contrário das anteriores, não tem de ser refrigerada, pode ser mantida à temperatura ambiente durante cerca de um mês, o que facilita a sua preservação, reduz a pegada ecológica e os custos de manutenção.
Atualmente, estes circuitos flexíveis têm diversas aplicações, sobretudo na área da saúde como sensores de biomonitorização e adesivos capazes de registar dados de saúde de doentes, nomeadamente atividade muscular, respiração, temperatura corporal, batimentos cardíacos, atividade cerebral, ou até emoções. A maioria dos dispositivos médicos utilizados em contexto hospitalar, nomeadamente eléctrodos para eletrofisiologia, são de uso único e desperdiçados após uma utilização. Assim, a introdução desta nova tinta, que permite uma reciclagem fácil e económica, tem um impacto relevante na reutilização dos adesivos de monitorização, reduzindo significativamente o lixo eletrónico também conhecido por e-waste, gerado pelas soluções de uso único.
A indústria alimentar é outro dos setores que pode beneficiar com esta descoberta ao integrá-la na próxima geração de embalagens inteligentes. A equipa testou a aplicação desta nova tinta em adesivos que podem ser impressos em plástico e aplicados em embalagens de produtos alimentares perecíveis, para monitorizar a sua temperatura e garantir a sua qualidade. Desta forma é possível garantir a adequada preservação, registar qualquer problema que ocorra durante o armazenamento e informar o consumidor.
«Para já, os adesivos criados contam um sensor de temperatura que mede a temperatura (TºC) da embalagem e que avisa o utilizador quando existe risco de contaminação. Esta solução tem um custo de produção baixo, pelo que no futuro será viável incluir estes adesivos nas embalagens de bens perecíveis para controlar a sua qualidade. Neste momento, é possível monitorizar a temperatura da embalagem e exposição a condições desfavoráveis, mas contamos conseguir no futuro controlar outros fatores como a pressão, humidade, posição, ou localização», revela.
A equipa do ISR da FCTUC tem feito progressos significativos na área de produção de circuitos eletrónicos flexíveis, de forma a viabilizar a produção destas soluções em termos de custos e em larga escala. Já é possível, por exemplo, produzir estes circuitos com recurso apenas a uma impressora 3D tradicional e foi apresentada, no ano passado, uma alternativa para a integração de microchips, em estado sólido, em materiais flexíveis e circuitos à base de polímeros elásticos.
A produção de tintas condutoras à base de água e a redução do impacto ambiental de resíduos eletrónicos é mais um passo nos objetivos da equipa. «À medida que o mundo se torna cada vez mais dependente de dispositivos eletrónicos, é crucial reconhecer e enfrentar os desafios ambientais apresentados pelos novos resíduos criados. Assim, pretendemos desenvolver sistemas eletrónicos inovadores baseados em eletrónica flexível, com diversas funcionalidades avançadas e aplicações tanto na medicina como na indústria, mas tendo sempre em conta a sustentabilidade, eficiência de recursos e um impacto ambiental mínimo», conclui.
O artigo científico “Recyclable Thin-Film Soft Electronics for Smart Packagingand E-Skins” pode ser consultado aqui.
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