Ein Professor der Simon Fraser University trägt dazu bei, Fortschritte in Richtung einer „nachhaltigen, intelligenten Welt“ zu machen, indem er druckbare Sensortechnologien vorantreibt.
Vincenzo Pecunia von der School of Sustainable Energy Engineering der SFU hat ein Team von mehr als 100 Experten aus 57 Forschungseinrichtungen weltweit bei der Entwicklung einer umfassenden Roadmap für druckbare Sensortechnologien der nächsten Generation geleitet. Indem diese Technologien den Weg dafür ebnen, dass Alltagsgegenstände und Umgebungen sensorische Fähigkeiten erwerben, könnten sie die Nachhaltigkeit vorantreiben und unsere Lebensqualität verbessern.
Die Arbeit ist veröffentlicht im Tagebuch Nano-Futures.
Durch die Bereitstellung von Echtzeitdaten aus der Welt um uns herum können Sensoren den Menschen helfen, fundiertere Entscheidungen darüber zu treffen, wie sie Ressourcen nutzen und Häuser, Städte, die Umwelt, Sicherheit, Gesundheitsfürsorge und mehr verbessern.
„Es gibt wirklich unzählige Möglichkeiten, wie Sensoren uns helfen können, unser Leben einfacher und nachhaltiger zu machen“, sagt Pecunia, Hauptautorin der kürzlich veröffentlichten Studie. „Denken Sie zum Beispiel an Sensoren, die sicherere medizinische Untersuchungen und eine gezielte Gesundheitsfürsorge ermöglichen könnten, oder die Landwirten dabei helfen könnten, ihre Erträge zu steigern, oder die uns helfen könnten, Lebensmittelverschwendung durch genaue Erkennung von Lebensmittelverderb zu reduzieren, oder die Waldbrände früh genug erkennen könnten, um sie zu verhindern ihre katastrophalen Folgen.“
In der Roadmap untersuchen Pecunia und sein globales Netzwerk von Mitarbeitern den aktuellen und zukünftigen Stand von 45 druckbaren Sensortechnologien, die auf verschiedene Reize wie Licht, Strahlung, Kraft, Temperatur, Gase, Chemikalien und biologische Substanzen reagieren.
Pecunias Gruppe hat in diesem Bereich wichtige Forschungsbeiträge geleistet und ist der Vorreiter bei druckbaren optischen Sensoren, die in einem breiten Spektrum nachhaltigkeitsorientierter Bereiche Anwendung finden könnten.
Die Realisierung all dieser Anwendungen hängt von der Verbreitung von Sensoren in großer Zahl ab, um eine kritische Datenmenge zu erzeugen. Dafür ist die Verfügbarkeit einfach herstellbarer und kostengünstiger Sensortechnologien erforderlich.
„Sensoren, die auf druckbaren Materialien basieren, bieten eine ideale Plattform, da sie mit einfachen Methoden wie Drucken und Beschichten bei Raumtemperatur aus Tinten hergestellt werden können und wenig Energie benötigen“, sagt Pecunia.
Im Gegensatz dazu werden die heute üblicherweise verwendeten Sensoren mit Technologien hergestellt, die tendenziell teuer sind und einen erheblichen CO2-Fußabdruck haben und für deren Herstellung oft Temperaturen über 1.000 Grad Celsius erforderlich sind. Pecunia weist darauf hin, dass die Kosten und der CO2-Fußabdruck solcher konventionellen Sensoren die Möglichkeit einschränken, sie in der großen Anzahl zu verbreiten, die erforderlich ist, um eine große Wirkung zu erzielen.
Er befürwortet die Einrichtung einer eigenen Fertigung für druckbare Sensoren, die ihre vielfältigen Anwendungen zum Nutzen der lokalen Gemeinschaften realisieren und die langsame und komplexe Lieferkette traditioneller Elektronik vermeiden und gleichzeitig die lokalen Clean-Tech- und High-Tech-Sektoren stärken würde.
Obwohl druckbare Sensortechnologien vielversprechend sind, ist Pecunia davon überzeugt, dass es wichtig ist, die Forschung in diesem Bereich voranzutreiben, um die verbleibenden Hürden zu überwinden und das volle Potenzial dieser Technologien auszuschöpfen.
„Mit unserer Roadmap ist es unser oberstes Ziel, weitere Forschungsfortschritte in der druckbaren Sensortechnologie voranzutreiben, um uns einer grünen Sensorrevolution zum Nutzen aller näher zu bringen“, sagt er.
Mehr Informationen:
Vincenzo Pecunia et al., Roadmap zu druckbaren elektronischen Materialien für Sensoren der nächsten Generation, Nano-Futures (2024). DOI: 10.1088/2399-1984/ad36ff