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Publicação
RECYCLING OF WASTEPAPER INTO FUNCTIONALIZED ELECTRONIC PAPER
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Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
One of the main objectives of this work has in view a concern of our society: Sustainability. With the degradation of the planet's well-being and environmental quality, and being an in-creasingly irreversible process in recent years, it only makes sense to focus all our attention on improving sustainability and reducing electronic waste, following the vision of UN Sustainable Goals and the European Green Deal.
This work is committed to the fabrication of multi-functional electronic paper (e-paper) through recycling the waste in a low-cost method, targeted to reduce the use of critical raw materials. Furthermore, the e-paper has been designed for multi-purpose smart applications such as mech-ano-responsive energy harvesters, interactive pressure sensors, or energy storage systems. This work is based on studies previously carried out at CENIMAT and CEMOP. However, this work aims at a more ecological approach, as it uses cellulose obtained from used newspapers that would have no other destination than recycling.
All recycled samples and fabricated electronic devices were investigated by using chemical, electrical, and morphological characterization techniques. The successful functionalization of recycled paper (RP) showed good performance as an e-paper.
The e-paper has been designed for a mechano-responsive energy harvesting device, that gener-ates current under charge transfer mechanism at PANI-Cellulose/electrode Interface layer. The manufactured devices present satisfactory results (output voltage: 17 - 20 V, output current: 0.85 - 1.6 μA, power density: 0.16 - 0.35 Wm-2) in the production of energy through mechanical impulses, managing to light up several LEDs in series.
Moreover, the E-paper has been investigated as a flexible paper-based pressure sensor. The device demonstrates excellent sensitivity, fast response, and a wide working range from 10 Pa to 10 kPa.
Um dos principais objetivos deste trabalho tem em vista uma preocupação da nossa sociedade: Sustentabilidade. Com a degradação do bem-estar e qualidade ambiental do planeta, e sendo um processo cada vez mais irreversível nos últimos anos, só faz sentido concentrar toda a nossa atenção na melhoria da sustentabilidade e na redução do lixo eletrônico, seguindo a visão dos Objetivos de Sustentabilidade das Nações Unidas e do Acordo Verde Europeu. Este trabalho está comprometido com a fabricação de papel eletrónico multifuncional de baixo custo através de lixo reciclado, visado em reduzir o uso de matérias-primas em estado critico. De seguida, o papel eletrónico foi projetado em diversas aplicações de multiuso inteligente como extração de energia através de resposta mecânica, sensores de pressão interativos e siste-mas de armazenamento de energia. Este trabalho tem por base estudos anteriormente desenvol-vidos no CENIMAT e CEMOP. No entanto, este trabalho visa uma abordagem mais ecológica, pois utiliza celulose obtida de jornais usados que não teriam outro destino senão a reciclagem. Todas as amostras recicladas e papel eletrónico foram investigadas através de caracterizações químicas, elétricas e morfológicas. Ao funcionalizar o papel reciclável (RP), este demonstrou boa condutividade como papel eletrónico. O papel eletrónico foi projetado em dispositivos de extração de energia através de resposta mecânica que por sua vez, geraram corrente com um mecanismo de transferência de carga num sistema PANI-celulose/elétrodo. Os dispositivos fabricados, apresentaram resultados satisfató-rios (tensão de saída: 17-20 V, corrente de saída: 0.85 -1.6 μA, densidade de potência: 0.16-0.35 Wm-2) na produção de energia através de impulsos mecânicos, conseguindo acender vários LEDs em série. Posteriormente, o papel eletrónico foi investigado como sensor de pressão flexível. O disposi-tivo demonstrou excelente sensibilidade, resposta rápida e uma larga área de trabalho entre 10 Pa e 10 kPa.
Um dos principais objetivos deste trabalho tem em vista uma preocupação da nossa sociedade: Sustentabilidade. Com a degradação do bem-estar e qualidade ambiental do planeta, e sendo um processo cada vez mais irreversível nos últimos anos, só faz sentido concentrar toda a nossa atenção na melhoria da sustentabilidade e na redução do lixo eletrônico, seguindo a visão dos Objetivos de Sustentabilidade das Nações Unidas e do Acordo Verde Europeu. Este trabalho está comprometido com a fabricação de papel eletrónico multifuncional de baixo custo através de lixo reciclado, visado em reduzir o uso de matérias-primas em estado critico. De seguida, o papel eletrónico foi projetado em diversas aplicações de multiuso inteligente como extração de energia através de resposta mecânica, sensores de pressão interativos e siste-mas de armazenamento de energia. Este trabalho tem por base estudos anteriormente desenvol-vidos no CENIMAT e CEMOP. No entanto, este trabalho visa uma abordagem mais ecológica, pois utiliza celulose obtida de jornais usados que não teriam outro destino senão a reciclagem. Todas as amostras recicladas e papel eletrónico foram investigadas através de caracterizações químicas, elétricas e morfológicas. Ao funcionalizar o papel reciclável (RP), este demonstrou boa condutividade como papel eletrónico. O papel eletrónico foi projetado em dispositivos de extração de energia através de resposta mecânica que por sua vez, geraram corrente com um mecanismo de transferência de carga num sistema PANI-celulose/elétrodo. Os dispositivos fabricados, apresentaram resultados satisfató-rios (tensão de saída: 17-20 V, corrente de saída: 0.85 -1.6 μA, densidade de potência: 0.16-0.35 Wm-2) na produção de energia através de impulsos mecânicos, conseguindo acender vários LEDs em série. Posteriormente, o papel eletrónico foi investigado como sensor de pressão flexível. O disposi-tivo demonstrou excelente sensibilidade, resposta rápida e uma larga área de trabalho entre 10 Pa e 10 kPa.
Descrição
Palavras-chave
Eco-design e-Waste Cellulose Polyaniline Electronic Paper Energy Harvester Sensor