纸质印刷电子智能标签产品是环保，经济高效的智能包装替代品

纸质印刷电子智能标签产品是环保，经济高效的智能包装替代品

由EIT RawMaterials资助的SUPERSMART研究项目已证明：纸上的传感器和智能标签等印刷电子组件在构建用于生产，零售和物流的智能环境中可以发挥至关重要的作用。高效可靠的生产流程使其具有经济竞争力。在资源节约，气候和环境方面，纸上印刷的电子产品具有优于传统基材和智能电子组件制造工艺的显著优势。SUPERSMART项目团队很荣幸被国际评审团选为2021 OE-A竞赛”最佳公共资助项目演示者”类别的获胜者。

这是旧材料纸再次发光的地方。它由可再生原料制成，经久耐用，可以很好地进行回收利用，最后，如果处理得当，甚至可以生物降解。到目前为止，纸张几乎不能充当电子设备的载体材料，因为纸张不能与经典的电子制造相结合。

在SUPERSMART中，材料和工艺匹配了两个应用示例-震动检测传感器和智能防伪标签-可在纸上直接印刷电子电路和显示。这两个组件都可以通过手机应用程序简单地读出。

该演示产品由两个基于纸张的演示器组成。震动检测有源标签基于压电材料，可跟踪产品在运输过程中的损坏，防伪标签则依靠电致变色显示器来认证医疗或奢侈品。显着的方面是使用了高比例的材料和工艺，弥合了学术研究和商业应用之间的差距，从而达到了较高的TRL水平，并且通过纸制PCB范例实现了对最终产品的可回收性评估。

在纸张上使用智能标签的一大挑战是如何获得可打印，功能齐全且价格适中的材料，这些材料具有可靠且始终如一的高质量，而且没有批次间的差异。SUPERSMART项目特别关注材料的放大和质量控制，以支持所有希望使用功能标签和智能标签的公司。除了功能纸，SUPERSMART还将重点和发展放在例如压电聚合物，铁电纳米颗粒，电致变色材料，金属氧化物半导体和纸张阻隔涂层上。

为了证明高档材料在高通量技术上具有相同的质量（与实验室中处理的标签和材料相比），建立了卷对卷和片对片工艺。甚至，压电材料的极化也由自动极化站按比例放大。为了在必要时集成常规微电子组件（电池，通信芯片），在功能纸上应用了取放技术。

进行了生命周期评估（LCA），以准确确定纸张上的印刷电子设备的资源效率如何以及需要改进的地方。在制造过程中用纸代替有机或无机基材可以简化后续的回收利用，并减少加工过程中和产品寿命结束时的浪费。印刷工艺比常规的半导体工艺消耗更少的能量和资源。回收的设计也得到了简化。在纸和PET基材之间用于电子设备生产的直接比较显示了纸的明显优势。在LCA中检查的几乎所有18类中（例如，全球变暖，用水或富营养化，平流层臭氧耗竭或生态毒性），使用纸质基材只会对PET产生10％至20％的影响。

SUPERSMART项目采用了将技术成熟的高通量工艺转移到电子元件印刷的方法，从而消除了广泛使用的主要障碍。此外，基于纸张的传感器和标签对于众多应用具有吸引力。它们可以轻松地集成到包装和消费品中。针对特别脆弱或昂贵商品的防伪标签可以帮助保护制造商和消费者免受欺诈。集成到包装或其他纸质元素中的大面积震动检测传感器可提供运输保护和事件可追溯性。最后，这些印刷元素可以用作安全功能，从而为简单产品增加可靠且具有成本效益的智能性。包装越聪明，好处就越大。