Återvinningsbar papperselektronik skapas i Norrköping

Projektanslag 2011

Power Papers

Huvudsökande:
Magnus Berggren, professor i organisk elektronik 

Medsökande:
Linköpings universitet
Niclas Solin
Olle Inganäs
Thomas Ederth
Xavier Crispin

KTH
Lars Wågberg

Innventia AB
Tom Lindström

Lärosäte:
Linköpings universitet

Beviljat anslag:
35,4  miljoner kronor under
fem år 

Dagens elektronik produceras av dyrbara material som dessutom kan vara svåra att återvinna. Snart kan den komma att ersättas av återvinningsbar papperselektronik.

Redan i dag trycks elektronik på papper i Norrköping. Magnus Berggren och alla de forskare, grafiker, tekniker, kemister och mekaniker som jobbar med honom har gjort det möjligt bland annat genom att omvandla en vanlig tryckpress till en press som trycker elektroniska komponenter på papperet. De häller helt enkelt elektroniska bläck i de behållare som egentligen är ämnade för tryckfärg.

– Jag och mina kollegor började drömma om detta redan 1999, då vårt labb stod klart. Vi var först i världen inom området ”papperselektronik” och jobbade i början med olika plaststrukturer, polymerer. Redan då sa vi att vi skulle ta ned det på cellulosanivå och med anslaget från Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse kommer vi att kunna göra det, säger Magnus Berggren, professor i organisk elektronik vid Linköpings universitet, trosvisst.

Smart och miljövänlig teknik

År 1999 trycktes det första arket med elektronik, och sedan 2011 tillverkas nu de första enkla produkterna för försäljning av produktionsanläggningen PEA, ett innovationsprojekt som grundfinansieras av Vinnova. Fyra mil teckenfönster på papper har hittills tillverkats och ett antal företag har avknoppats. Framför allt är det reklam- och säkerhetsbranschen som har varit snabba på att ta till sig tekniken. I PEA:s entré står ett produktställ i papp där nätverket i de gröna bladen som pryder stället lyser tack vare de lysdioder som är tryckta på pappen.

– Just nu jobbar vi med ett pilotprojekt, inom ramen för ”Brains and Bricks” med etiketter och sensorer i samarbete med byggföretaget Peab och det kommunala bostadsföretaget Hyresbostäder, berättar Magnus.

I ett försök att undvika fukt - och vattenskador i ett nybyggt bostadsområde använder man sig av de nya sensorerna. De består av en etikett av tunn folie som innehåller en liten antenn som skickar ut information när fuktnivån ändras.

– Tekniken är dessutom miljövänlig. Vår vision är att allt som vi skapar ska vara återvinningsbart, påpekar Magnus Berggren.

Liknade sensorer kan användas för att exempelvis kontrollera temperaturer vid livsmedelstransporter eller andra känsliga produktionskedjor.

– Jag brinner för sensorer. Det är ett framtidsområde. I kombination med mobiltelefonen kommer vi enkelt att kunna övervaka olika processer och snabbt få besked om något är fel.

Papper med muskler

Magnus vill nu ta papperselektroniken ett steg längre och integrera elektroniken i pappersmassan. För att förstå processen ordentligt samlade han ihop ett 30-tal personer, varav några forskare från KTH, för en grundkurs i att göra papper med elektroniska funktioner.

– Samtidigt hade vi en brainstorm-övning. Av de 111 idéer vi kom fram till har vi valt att gå vidare med sju till åtta stycken.

En av idéerna är att försöka bygga in en muskelfunktion i papperet.

– Tanken är att man ska kunna trycka på papperet eller kartongen och förändra formen eller strukturen. Det kan veckla ihop sig till en ask eller lösas upp till en toalettpappersstruktur så att det går att spola ner. Inom högst fem år tror jag att vi ska ha kommit dit.

Samtidigt erkänner han att det var ett jättesteg att komma så långt som att kunna trycka elektronik på papperet och att detta är ett minst lika stort steg.

– Det är en utmaning. Men jag tror mer och mer på tanken på engångselektronik som vi kan återvinna. Visionen är att koppla papperet till internet.

Många tillämpningsområden

Tekniken kan bli oerhört värdefull när det gäller att avgöra äktheten i sedlar, bankkort eller biljetter.

– Redan i dag har vi provat att föra in elektronik i sedlar. Med hjälp av mobilen skulle man i princip kunna få Linné att blinka och då vet man att det är en äkta sedel. Vi har också framställt elektroniska biljetter för en speciell konferens. Det är omöjligt att
förfalska biljetter om de ska lysa, säger han med ett leende.

Magnus påpekar att samarbetet med PEA är viktigt på flera sätt bland annat för att han kommer nära användarna.

– Som forskare är vi intresserade av nya idéer som kommer från kunderna.  Det är ett fruktbart idé- och informationsflöde från båda hållen, understryker han.

Magnus och hans forskningsgrupp jobbar tätt tillsammans med forskningsinstitutet Acreo. Snart ska de flytta ihop i samma lokaler i Kåkenhus, campus Norrköpings hjärta. En annan viktig samarbetspartner sitter på Campus Valla i Linköping, professor Olle Inganäs som är den som främst driver forskningen kring pappersbatterier.

– Vi har redan tryckt batterier i samma tryckpress som vi använder för elektroniken. Tanken är att det elektroniska papperet ska kunna laddas genom inbyggda solceller eller kanske via induktion, förklarar Magnus Berggren.

Text Carina Dahlberg
Bild Magnus Bergström