Tovább fejleszthető a papír?

Több kutatócsoport is szeretné elektromos tulajdonságokkal felruházni az egyik leghétköznapibb anyagot, a papírt. Beültetett elektronikus érzékelőkkel számtalan érdekes alkalmazáshoz juthatnánk, az információtárolástól az érintőképenyőkön át, az élelmiszerek szavatosságának lejártát jelző csomagolásokig. Az innováció legfőbb gátja magának a papírnak a tulajdonságai, és bár a kutatások biztatók, valószínűleg éveket kell várnunk a megvalósulásig.

A kutatók mindenekelőtt azt szeretnék kideríteni, hogyan kombinálhatják a papír hajlékony, alacsony előállítási költségű és újrahasznosítható, valamint az elektronikák információhordozó képességét. Számos csoport dolgozik a nagy papíripari szereplők megbízásából a probléma megoldásán, ezek egyike Daniel Torbjork, a finn Abo Akademi Egyetem munkatársa, aki az Advanced Materials szaklap májusi számában publikált egy tanulmányt a területen elért eredményeiről.

Torbjorn alkalmazási irányzata a termékek minőségét jelző csomagolásokra fókuszál, amit a finn Stora Enso papírgyár is támogat. A kutató szerint ez csupán a kezdet. Egy elektromos vezetési képességekkel felruházott papírt számtalan alkalmazásnál lehetne hasznosítani, például energiatároló eszközöknél, szenzoroknál, elektronikus képmegjelenítéseknél, antisztatikus bevonatoknál és elektromágneses pajzsoknál. "Alkalmazásával interaktív tulajdonságokkal ruházhatjuk fel a magazinokat" - nyilatkozott a finn kutató a Discovery News-nak. "Elhelyezhetünk egy egyszerű játékot a csomagban, melyhez a papír érintőképernyőként funkcionálna. A papírokba ágyazott érzékelők pedig jelezhetik, ha valami nem megfelelő"


Karen K. Gleason napelemes papírjának demonstrációja (MIT)
Némi magnetittel tovább bővíthető ez a kör, az így keletkező mágneses papírok további alkalmazásokat, például információtárolást és biztonsági képességeket is lehetővé tehetnek. Az MIT professzora, Karen K. Gleason kidolgozta, hogyan integrálhat napelemeket egy darab papírra, ami akkor is megtartja új képességét, ha egy papírrepülőt hajtogatunk belőle. Német kutatók ugyancsak sikerrel ágyaztak be elektromos chipeket papír bankjegyekbe a hamisítás megakadályozása érdekében.

A papír önmagában kiváló alapanyag, azonban az elektronikák nyomtatásához is szükség lesz egy költséghatékony előállítási eljárásra. Mivel a kínai papíripar terjeszkedése miatt az európai és a tengerentúli papírgyárak jelentős piacvesztéssel kénytelenek szembenézni, nincs más választásuk, valamilyen hozzáadott értéket kénytelenek belevinni termékeikbe, ha nem akarják folytatni a sorozatos gyárbezárásokat. Az egyik lehetőség az elektronikusan feltuningolt papír lenne. Torbjork és Ronald Osterbacka professzor, az egyetem Funkcionális Anyag Központjában egy alacsony feszültségű organikus tranzisztort, valamint egy speciális, úgynevezett roll-to-roll nyomtatórendszert fejleszt az elektronikus kiegészítőkhöz. A roll-to-roll lényege, hogy az oldatalapú anyagot nagy sebességgel rányomtatja a flexibilis anyagra, esetünkben a papírra. A legnagyobb kihívást a papír felületének nagyfokú érdessége, az anyag porózussága és kémiai szennyeződései jelentik, magyarázta Torbjork.

A területet kutató szakemberek többsége úgy véli, hogy még igen sokat kell várni az elektromos szenzorokkal ellátott papírok megjelenésére. "Nem hiszem, hogy erre sor fog kerülni" - fogalmazott különösen élesen Roy Horgan, a dublini központú SolarPrint, egy vezeték nélküli, napenergiával működő szenzorokat fejlesztő cég alapítója. "Szükség van egy vezető felületre, amire akár 10 évet is várnunk kell. Mi olyan megoldásokat keresünk, amit már ma is piacra dobhatunk. A legjobb alapanyag az üveg, ezután következnek a műanyagok, majd a fémalapú megoldások"

A SolarPrint az olasz autóipari óriással, a Fiattal közösen dolgozik egy egyedi gépjármű üveg kifejlesztésén, amibe parányi fotovoltaikus cellákat ültetve egy személyautó energia szükségletének 10 százalékát biztosíthatnák a Nap energiájából. Horgan tájékoztatása szerint a prototípust 2013-ban már ki is próbálhatják az olaszok, miközben a papír, mint elektromos vezető jelenleg még egy "gyakorlatiatlan" projekt. "Nagyon szeretném, ha valaki megcáfolna, mert az azt jelentené, hogy valami történik a területen" - mondta Horgan. "Ha valaki előáll egy vezető papírral, az egy rendkívül érdekes, szabadalomképes technológiát tartana a kezében"