Razvoj toplotno prevodnih celuloznih substratov za fleksibilno elektroniko in pakiranje
Šifra | RZK-26006 (OP27.01194)
Naziv projekta | RAZVOJ TOPLOTNO PREVODNIH CELULOZNIH SUBSTRATOV ZA FLEKSIBILNO ELEKTRONIKO IN PAKIRANJE
Nosilec projekta | dr. Mohammad Mamunur Rashid
Operacijo sofinancirata Republika Slovenija, Ministrstvo visoko šolstvo, znanost in inovacije in Evropska unija iz Evropskega sklada za regionalni razvoj. Izvaja se v okviru Operativnega programa za izvajanje evropske kohezijske politike v obdobju 2021-2027, v okviru Cilja politike 1: Konkurenčnejša in pametnejša Evropa s spodbujanjem inovativne in pametne gospodarske preobrazbe ter regionalne povezljivosti na področju IKT, Prednostne naloge 1: Inovacijska družba znanja in Specifičnega cilja 1.1: Razvoj in izboljšanje raziskovalne in inovacijske zmogljivosti ter uvajanje naprednih tehnologij.
| Trajanje projekta | 1. 3. 2026 do 28. 2. 2029 |
| Obseg financiranja | 194.310,00 |
| Nosilec projekta | dr. Mohammad Mamunur Rashid |
| Koordinator projekta | Univerza v Mariboru, Fakulteta za strojništvo |
| Sodelujoče RO | IOS - Inštitut za okoljevarstvo in senzorje, d.o.o. Maribor |
Povzetek projekta
Potreba po učinkovitih dielektrični in toplotno prevodnih substratih uporabnih v tiskani elektroniki hitro narašča zaradi zmanjševanja velikosti in povečevanja porabe energije elektronskih naprav. Zaradi Jouleovega (uporovnega) učinka med delovanjem elektronike nastajajo težave s pregrevanjem, ki resno vplivajo na delovanje in zanesljivost naprav, hkrati pa povzročajo mehčanje trenutno uporabljenih polimernih (toplotno izolacijskih) podlag. Življenjska doba teh naprav se posledično znatno skrajša, kar vodi tudi v resno okoljsko onesnaževanje. Nove trajnostne in v celoti reciklabilne podlage, skladne z načeli krožnega gospodarstva, so torej nujno potrebne. Nov trend je tudi mehanski fleksibilnosti (prepogljivost in/ali upogljivost), s čimer se odpira pot za njihovo uporabo tudi v novih področjih, kot so embalaža, zdravstvo, pametne industrije in pametna mesta.
Raziskovalni projekt tako obravnava predelavo celulozno-bogatih odpadkov (podjetja IOS d.o.o.) za razvoj inovativnih, visokozmogljivih in reciklirajočih toplotno prevodnih substratov (s strani UM-FS), uporabnih v fleksibilni elektroniki in napredni embalaži (Slika 1), v skladu z načeli krožnega gospodarstva. V skladu s trajnostno in materialno učinkovito predelavo v različnih delih razvoja, projekt obravnava okoljske in tehnološke izzive z naprednimi tehnologijami, kot so zeleno in mikrovalovno podprto raztapljanje celuloznih odpadkov, ultrazvočno podprto razslojevanje in dispergiranje toplotno prevodnih 2D materialov (po možnosti in situ), ter nizkoenergijsko izdelavo filmov z mrtvo režo, NIR sušenjem in vodno regeneracijo. Takšen medsebojno povezan raziskovalni pristop bo omogočil drastično zmanjšal vpliv na okolje v smislu porabe energije in kemikalij, s čimer bo podprl prehod v čistejši in konkurenčnejši industrijski ekosistem.
Projekt je razdeljen na tri medsebojno povezane delovne sklope raziskav in razvoja, poleg dejavnosti vodenja in diseminacije. Zajema zgodnjo fazo inovacijske verige od oblikovanja tehnološkega koncepta (TRL 1) do njegovega razvoja in validacije v laboratorijskem obsegu (TRL 3), hkrati pa omogoča razvoj prototipov (TRL 4). Projekt je usklajen s Slovensko strategijo pametne specializacije (S5), zlasti z »Mrežami za prehod v krožno gospodarstvo«, kakor tudi z »Materiali kot končnimi izdelki« ter prednostnimi nalogami predpisov EU (Zeleni dogovor, REACH, Direktiva o odpadkih), s čimer ponuja pomemben inovacijski potencial tudi drugim ustreznim poslovnim subjektom.
Cilji projekta:
Prvi specifični cilj (SC1, DP1) je razviti postopek, ki bo omogočal učinkovito raztapljanje odpadkov, bogatih s celulozo, v IL/DES mediju, in s tem proizvodnjo stabilnih ionogelov.
Drugi specifični cilj (SC2, DP2) je razviti okolju prijaznejši postopek, podprt z mikrovalovno/ultrazvočno obdelavo, za učinkovito razslojevanje in dispergiarnje toplotno prevodnih 2D nano-delcev v istem mediju za njihovo neposredno (in-situ) ali kaskadno (ex-situ) integracijo.
Tretji specifični cilj (SC3, DP3) je ovrednotiti izvedljivost hibridnih raztopin za nanašanje z mrtvo režo, tj proizvodnjo samostoječih filmov z dovolj visoko toplotno prevodnostjo in njihovo naknadno regeneracijo v vodnem mediju.
Slika:
(a)
(b)
Slika 1: Shematski prikaz (a) integracije različnih elektronskih komponent na fleksibilnem substratu in zahtev njihove uporabe v trajnsotni embalaži , ter (b) Uporaba celulozno-obogatenih odpadkov (tekstil, lignocelulozni materiali) in/ali sekundarnih surovin (iz njihovih recikliranih tokov) podjetja IOS d.o.o. za predelavo v substrate z visoko dodano vrednostjo s strani UM-FS.