Onderzoekers van onder andere de Technische Universiteit Eindhoven presenteerden afgelopen week een plastic versie van een zogenoemde analoog-digitaal-converter. Daarmee wordt een goedkope, volledige plastic sensorschakeling mogelijk die handig is voor bijvoorbeeld verpakkingen die zelf ‘proeven’ of het eten dat ze bevatten bedorven is.
In ontwikkelde landen wordt per persoon jaarlijks zo’n honderd kilo voedsel weggegooid, onder meer omdat de datum op de verpakking is overschreden. Dat is slecht voor de portemonnee en het milieu. De oorzaak is dat het moeilijk is in te schatten hoe lang eten goed gaat blijven. Fabrikanten geven daarom een korte houdbaarheidsperiode aan op de verpakking, zodat ze zo min mogelijk risico lopen dat klanten bedorven waar kopen.
Minder dan een cent
De voedselverspilling kan worden tegengegaan door de verpakking te voorzien van een elektronische sensorschakeling die bijvoorbeeld de zuurgraad van het voedsel monitort. Met een scanner kun je dan de sensor uitlezen en zien of je biefstukje nog goed is, en hoe lang, of dat je diepvriesvoedsel ontdooid is geweest.
De geprinte plastic chip.
Bart van Overbeeke/Technische Universiteit EindhovenDr.ir. Eugenio Cantatore van de Technische Universiteit Eindhoven: “In principe kan dit al even, gewoon met standaard siliciumchips. Die zijn alleen te duur. Een eenvoudige siliciumchip kost al snel tien cent. Voor een zak chips van een euro is dat te veel. Wij ontwikkelen elektronische chips die niet van silicium zijn, maar van plastic. Dat heeft als voordeel dat je het direct in een plastic verpakking kunt aanbrengen.”
De plastic halfgeleider kan ook worden geprint op allerlei flexibele oppervlakken. Mede daardoor is het veel goedkoper dan de huidige chiptechnologie. Een sensorschakeling van minder dan een eurocent is volgens de makers zelfs haalbaar.
Laatste schakel
De onderzoekers in Eindhoven zijn er samen met wetenschappers van de Universitá di Catania in Italië, het Commissariat à l’Energie Atomique in Frankrijk en het bedrijf ST Microelectronics in geslaagd om twee verschillende zogenoemde analoog-digitaal-converters (ADC’s) van plastic te bouwen. Met deze convertor worden analoge signalen, zoals het meetsignaal van een sensor, omgezet in een digitaal signaal. Dat is cruciaal, want zonder deze omzetting kan een microchip de meting van een sensor niet verwerken. De resultaten werden vorige week op de International Solid-State Circuits Conference in San Francisco, ‘s werelds belangrijkste conferentie over elektronische chips, gepresenteerd.
Zijn alle verpakkingen over een paar jaar uitgerust met chips?
Wikimedia CommonsMet deze nieuwe plastic ADC’s komt toepassing van sensoren in de levens- en geneesmiddelenbranche binnen bereik. Een sensorschakeling bestaat namelijk uit vier componenten: de sensor, een versterker, een ADC (die het signaal dus digitaliseert) en een radiozender die het signaal naar een basisstation zendt.
Van deze componenten ontbrak alleen de plastic variant van de ADC nog. Wat nu nog moet gebeuren is de integratie van de componenten, vertelt Cantatore. Hij verwacht dat het nog minstens vijf jaar duurt voor we de nieuwe chips in de supermarkt tegen kunnen komen.
Lastig te bouwen
Makkelijk was de ontwikkeling overigens niet. De elektrische eigenschappen van ‘gewone’ transistors zijn uiterst voorspelbaar; maar plastic transistors zijn zeer variabel. Cantatore: “Door de goedkope fabricageprocessen bij lage temperaturen is elke plastic transistor net even anders. Dat maakt het veel moeilijker om er schakelingen mee te bouwen.”
Zie ook:
- Oplosbare elektronica – Wetenschap24