Sustainable Energy Harvesting Paper for Interactive Smart Packaging

• Autor(a) principal: Silva, Tiago Xavier Veríssimo da
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10362/147264
• topic: smart packaging; energy harvesting; piezoelectric; triboelectric; ZnO; paper; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia dos Materiais

Embalagens Interativas, uma subseção das Embalagens Inteligentes, referem-se a embalagens que interagem com o consumidor através de elementos funcionais e engraçados que podem ser rótulos impressos, chips de comunicação sem fios, códigos de resposta rápida, sistemas de luz ou som. Estes elementos frequentemente requerem uma fonte de energia, sendo os dispositivos coletores de energia (DCEs) uma escolha favorável. Nos últimos anos tem havido uma tendência, em relação à seleção de materiais sustentáveis, de baixo custo, globalmente difundidos e ecológicos para a produção de DCEs inteligentes, autossustentáveis e multifuncionais, mantendo o potencial de captação de energia desejado. Além disso, é desejável que o método de produção dos referidos DCEs seja facilmente escalável e de baixo custo, permitindo a produção em massa. Este trabalho teve como objetivo a produção de um DCE multifuncional baseado em papel, para ser integrado em embalagens interativas. Para substituir materiais já usados em DCEs piezoelétricos e triboelétricos como o substrato de politereftalato de etileno (PET) com óxido de índio estanho (ITO) e a matriz de polidimetilsiloxano (PDMS), os papéis Navigator e Whatman foram estudados, bem como etilcelulose (EC) e carboximetilcelulose (CMC), como alternativas mais sustentáveis mantendo ainda as propriedades adequadas para a produção de DCEs robustos. Com base em trabalhos anteriores, os bastonetes de óxido de zinco (ZnO) foram considerados para a integração em DCEs, devido à propriedade piezoelétrica aliada à sustentabilidade e ampla disponibilidade das matérias-primas. Os bastonetes de ZnO foram obtidos por síntese hidrotérmica assistida por irradiação de micro-ondas. As estruturas de ZnO puro foram obtidas através de uma síntese facilmente reprodutível, de baixo custo e bem controlada. Várias combinações entre os dois substratos, as três matrizes e os bastonetes de ZnO foram exploradas para maximizar o desempenho dos DCEs. A melhor tensão de saída obtida durante este trabalho foi do DCE com bastonetes de ZnO misturados em EC depositados no papel Whatman entre elétrodos de PET/ITO, que atingiu uma tensão média pico-a-pico de 3.5 V, com uma força de 9 N.