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SMARTAGS

Progetto PON02_00672 su potenziamento del Laboratorio pubblico-privato TRIPODE

AMBITO : Laboratorio Pubblico-Privato
TITOLO ESTESO:SMARt application for organic TAGS
COMMITTENTE : MIUR
DURATA : 36 mesi (inizio: 01/06/2012)
COSTO COMPLESSIVO DELLA PROPOSTA: 7 M€

PARTNER :
ENEA
BTP TECNO SRL
FONDAZIONE FORMIT
Università degli Studi di Salerno
FOS SRL
SESMAT SRL
AET SRL

OBIETTIVI GENERALI
Il Progetto SMARTAGS intende affrontare l’applicazione di alcune tecnologie dell’elettronica organica alla realizzazione di etichette per il monitoraggio di grandezze fisiche applicate a diverse tipologie di prodotto e diverse configurazioni ambientali.
Viene mantenuto un approccio unitario che consiste nella integrazione di materiali organici in grado di reagire agli stimoli dell’ambiente esterno (temperatura, vapori, ecc..) accoppiati ad un’elettronica di tipo convenzionale, al fine di ottenere il massimo coinvolgimento delle PMI delle Regioni della Convergenza.
In altre parole, si tratta di rendere sostenibile l’innovazione per i partner aziendali. Ciononostante le realizzazioni saranno di tipo originale, e si configurano come “applicazioni – campione”. Le “applicazioni – campione” saranno il banco di test su cui aggregare in maniera focalizzata gli sforzi dei partner, ma potranno produrre nuove opportunità e diversificazione dai concetti originari, con l’opportunità di costruire attorno su esse un portafoglio di proprietà intellettuale per gli sviluppi successivi.
Le applicazioni-campione saranno rivolte al monitoraggio di grandezze fisiche in diversi scenari:

  • imballaggi alimentari
  • lavorazioni industriali
  • qualità dell’ambiente
  • monitoraggio delle colture.

La varietà dei sistemi realizzati ai fini delle quattro applicazioni-campione, comporta l’uso di diverse tipologie di materiali da integrare ai materiali organici reattivi: substrati di poliestere ed altri polimeri, carta, chip di silicio. Poiché i volumi di mercato sono tendenzialmente rilevanti, si pone il problema di identificare sin dall’inizio i giusti percorsi di selezione di materiali non nocivi, nonché impostare il design dei dispositivi che assicuri il massimo grado di riciclabilità (Design for Recycling). Pertanto l’analisi della sostenibilità ambientale dei prodotti identificati, a fine vita, sarà condotta sulle varie tipologie di dimostratori che sono stati inclusi nel Progetto.

Tutti i dispositivi oggetto delle ricerche, sono controllati nella modalità wireless, e pertanto comportano analisi di varia tipologia sui metodi di comunicazione del segnale e delle possibili interferenze. Non verranno sviluppate etichette di identificazione completamente organiche, oggetto di ricerche avanzate in attrezzati laboratori industriali e pubblici in altre parti del mondo; piuttosto verrà perseguita l’integrazione di chip RFID ed etichette RFID su poliestere, con altri componenti realizzati con i materiali e le tecnologie dell’elettronica organica.
Verranno analizzati, sperimentati e selezionati i materiali organici più adatti per l’accoppiamento con l’ambiente esterno (adatti a rivelare temperatura, vapori, ecc.), anche i componenti fondamentali dell’elettronica organica, come i transistori organici a film sottile, per predisporre semplici circuiti di accoppiamento con l’elettronica convenzionale ed eventuali sorgenti di alimentazione.

Le attrezzature tecnologiche attualmente disponibili, in grado di stampare direttamente tali materiali (mediante inkjet) o di incidere materiali polimerici per installarvi materiali, antenne, ecc. (“hot embossing”) verranno potenziate al fine di consentire ai partner aziendali di disporre di un laboratorio di sviluppo per la sperimentazione preliminare delle tecniche di produzione delle etichette da loro selezionate, e consentire di effettuare le indispensabili valutazioni sul costo finale dei prodotti.

Gli Obiettivi Realizzativi (OR) identificati sono:
OR 1 – Etichette sensibili
L’obiettivo è modificare gli RFID esistenti, già disponibili a livello commerciale. per ottenere delle etichette RFID “intelligenti” che combinano alle etichette stesse uno o più sensori (temperatura, umidità, sensori chimici, strain). Le etichette intelligenti dovranno fornire le informazioni fondamentali sui parametri fisici, chimici e biologici di interesse negli ambienti complessi dove i sensori esistenti darebbero troppi falsi allarmi mancando principalmente di selettività in quanto rispondono ai numerosi interferenti che generalmente sono presenti in concentrazioni maggiore delle sostanze chimiche di interesse. Le etichette intelligenti dovrebbero essere di dimensioni ridotte ed economiche come quelle originali, facilmente implementabili e rimanere passive, senza necessità di batterie.

OR 2 – Transistori a film sottile a base organica (OTFT)
L’obiettivo di questa attività è la realizzazione di dispositivi OTFT con prestazioni stabili nel tempo. Si utilizzeranno materiali e tecniche a basso costo e bassa complessità, per realizzare semplici circuiti di tipo ibrido o completamente organici, che fungano da interfaccia per l’adattamento di segnali tra dispositivi di interesse (OLED, RFID, OSC, PB, sensori, ecc,) e sistemi convenzionali di lettura elettronica delle informazioni. Si perseguirà l’obiettivo di dimensioni minime del dispositivo in relazione alle sue caratteristiche statiche e dinamiche. E’ prevista una attività di ricerca e sviluppo di prototipi di circuiti di interfacciamento in tecnologia ibrida organica/inorganica. Tali circuiti avranno il compito di prelevare il segnale di uscita del sensore (elettrico o ottico), di amplificarlo e di codificarlo opportunamente al fine di poterlo interfacciare con gli apparati elettronici di lettura per mezzo degli standard di comunicazione convenzionali. Potranno essere sperimentati vari circuiti, quali variatori di livello, o convertitori DC-DC, o filtri analogici, o semplici convertitori AD o DA, o oscillatori, od amplificatori, così come circuiti digitali, quali porte logiche, shift register, flip-flop, o celle di memoria.

OR 3 – Tecnologie di processo in continuo
La presente attività ha i seguenti obiettivi: messa a punto di processi innovativi, a basso costo, bassa complessità e basso impatto ambientale, per la realizzazione su substrato flessibile di antenne per etichette RFID; sperimentare le tecnologie di stampa note ai Partner, per processi in continuo roll-to-roll, per realizzare antenne per RFID; realizzare prototipi di array di dispositivi tramite stampa roll-to-roll e la relativa elettronica di controllo.

OR 4 – Sensori per il monitoraggio delle colture
In questo OR si studierà e svilupperà una classe di sensori chemiresistivi a stato solido a base polimerica finalizzati alla rilevazione della presenza di VOC indicatori di stress in sistemi vegetali. In parallelo si svilupperà un data warehouse contenente misure meteorologiche di campo, raccolte in telelettura, per l'individuazione di condizioni favorevoli all’innesco di stress della pianta ed allo svilupparsi di condizioni micro-climatiche favorevoli all'attacco di insetti e funghi

OR 5 – Metodologie di smaltimento e recupero
Lo scopo principale di questo obiettivo realizzativo è rappresentato dallo sviluppo di un approccio tecnologico sostenibile, rivolto ad ampio spettro alle tecniche di preparazione e alle tecnologie di implementazione dei dispositivi, che preveda la messa a punto di un processo ecosostenibile di smaltimento dei prodotti e di contemporaneo recupero di materia ed energia; all’interno della vasta gamma dei prodotti elettronici di nuova generazione, particolare attenzione sarà rivolta agli RFID, a causa dell’elevata diffusione di questi dispositivi sul mercato e del contenuto di materiali pregiati presenti (chip in silicio e rame, tra gli altri).

A questo scopo, saranno attuate le seguenti attività:

  • Ricerca e sviluppo di processi e tecnologie per il trattamento degli RFID a fine vita, con l'obiettivo finale di riciclaggio e recupero di materia ed energia
  • Design for recycling: Ottimizzazione del ciclo produttivo a basso impatto ambientale

Lo studio sarà mirato sia a promuovere il riciclaggio dei materiali in fase di produzione, focalizzando l’attenzione sugli sfridi e scarti di processo, sia allo smaltimento dei manufatti a fine vita.