Create the Future Design Contest 2020:Gewinner in der Kategorie Elektronik/Sensoren/IoT – PrintIC Flexible Circuits

PRINTIC – FLEXIBLE UND RECYCELBARE INTEGRIERTE SCHALTKREISE UND SYSTEME

Giorgio Dell’Erba, Andrea Perinot und Paolo Colpani FLEEP Technologies Mailand, Italien

Gewinner einer HP Workstation

Entwickelt von FLEEP Technologies – einem Spin-off des Italian Institute of Technology – ist PrintIC eine einzigartige Technologie für integrierte Schaltkreise und Systeme, die nur mit Materialien auf Kohlenstoffbasis hergestellt werden und nur Standarddrucktechniken (z. B. Inkjet, Flexo, Sieb usw.) verwenden.

Die Technologie verwendet spezielle Pulver auf Kohlenstoffbasis, die Leiter, Halbleiter oder Isolatoren sein können. Sie werden in gängigen Lösungsmitteln gelöst und als Tinten in Standarddruckern verwendet. Der Prozess beginnt mit dem Grundbaustein – dem Transistor – der in einer TFT-Konfiguration mit einem CMOS-Stack hergestellt wird. Die Transistoren werden zum Aufbau komplexer digitaler oder analoger integrierter Schaltungen verwendet.

Organische Materialien sind von Natur aus flexibel, was die Transistoren und Schaltungen biegsam macht, eine Eigenschaft, die bei der Standard-Siliziumtechnologie nicht zutrifft. Die ICs können bis zu einem Radius von 1 mm für>1.000 Zyklen ohne Leistungsverlust gebogen werden.

Die auf Kohlenstoff basierenden Materialien sind allgemein als Kunststoffe bekannt; Daher können diese Geräte als gewöhnlicher Kunststoff recycelt werden und gelten nicht als Sonderabfall. Der Herstellungsprozess übersteigt 100 °C nicht, wodurch der CO2-Fußabdruck für die Herstellung im Vergleich zu Standardelektronik stark reduziert wird. Darüber hinaus ist der Herstellungsprozess additiv, sodass Materialverschwendung reduziert wird.

Im Gegensatz zur Standardelektronik, bei der viele Komponenten auf eine einzige Leiterplatte gelötet werden, können mit der PrintIC-Technologie Sensoren, Aktoren, Energieversorgungen und ICs auf demselben Substrat gedruckt werden, wodurch Montagekosten vermieden werden. Die Geräte sind dünner als 1 µm und können auf Substrate von 1 bis 200 µm gedruckt werden.

Der gestiegene Bedarf an kontinuierlicher Überwachung und Point-of-Care-Medizingeräten macht die PrintIC-Technologie zum besten Kandidaten für flexible Anwendungen im Feld (z. B. Glukoseüberwachung, Dosiszählung, Dosis-Timing, intelligente Pflaster, intelligente Pflaster).

Die Verpackungsbranche hat schon immer versucht, Intelligenz zu integrieren, tat sich aber aufgrund der Einhaltung von Recyclingvorschriften schwer. Durch das Hinzufügen von Standardelektronik wird jede Verpackung zu Sondermüll. Da sie recycelbar sind, sind PrintICs die perfekte Lösung für intelligente Verpackungsanwendungen wie Kundenbindung und Überwachung verderblicher Lebensmittel.

Angesichts der steigenden Nachfrage nach allgegenwärtiger Elektronik wird eine umweltverträgliche Technologie benötigt. PrintIC ist eine umweltfreundlichere Lösung, die das Elektroschrottproblem im IoT-Sektor lösen kann.

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LOHNENDE ERWÄHNUNGEN:

Batteriezustandswache

Dong Ding, Sergiy Sazhin, Eric Dufek und Kevin Gering, Idaho National Laboratory, Idaho Falls, ID

Der Battery Health Sentry erkennt schnell interne Kurzschlüsse in Lithium-Ionen-Batterien und beseitigt übermäßige Hitze, Brände und Explosionen. Es kann batteriebetriebene Geräte verbessern, Verbrauchern helfen, den Zustand und die Leistung von Batterien zu beurteilen, und den Herstellern ein Werkzeug zur Qualitätssicherung und -kontrolle bieten. Zu den Anwendungen gehören tragbare Elektronik, Fahrzeuge mit Elektroantrieb sowie Unterwasser- und Luft- und Raumfahrtanwendungen.

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Ersthelfer-Sensor-Array-System

Ed Hoffmann, Phillip Tinsley, Brad Jefferson und Mat Beyus, Venti LLC, New Bern, NC

Diese Technologie bietet ein fortschrittliches Netzwerk von Sensoren über ein breites Spektrum kritischer Datenelemente (Temperatur, Luftdruck, Feuchtigkeit, Vibration, VOC-Erkennung und Geolokalisierung) und integriert sie in ein umsetzbares gemeinsames Betriebsbild für die Sicherheit von Feuerwehrleuten. Die Daten werden in der Cloud und im IoT gespeichert und liefern wichtige Informationen für alle reagierenden Einheiten.

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IoT sichern

Page Heller, Endpoint Security Inc., College Station, TX

Diese Technologie gibt jedem festen, drahtlosen IoT-Gerät die Möglichkeit, die Multi-Faktor-Authentifizierung zu verwenden, um den „Man-in-the-Middle-Angriff“ zu eliminieren, der entsteht, wenn ein Täter ein drahtloses Edge-Gerät fälscht, nachdem er die Kommunikation belauscht hat, um seinen Medienzugriff zu erfahren Steueradresse, Verschlüsselungsschlüssel und Passwort. Es sieht einen natürlich vorkommenden Fingerabdruck in jedem Hochfrequenzsignal, unabhängig von Protokoll oder Technologie.

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ULTRARAM™ Verbindungshalbleiter-Universalspeicher

Manus Hayne, Peter Hodgson, Dom Lane und Ofogh Tizno, Lancaster University, Lancashire, Vereinigtes Königreich

ULTRARAM-Speicherchips, die DRAM ersetzen sollen, ermöglichen nichtflüchtige Geräte mit Schreib- und Löschvorgängen bei niedriger Spannung sowie 100-mal niedrigeren Schaltenergien als DRAM bei gleicher Zellengröße. Sie werden zunächst dort eingesetzt, wo Nichtflüchtigkeit und ultraniedriger Energieverbrauch entscheidend sind, wie z. B. autonome IoT-Sensoren.

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Sehen Sie sich die restlichen diesjährigen Gewinner an:

• GEWINNER DES HAUPTPREISES
• MEDIZIN
• LUFTFAHRT &VERTEIDIGUNG
• AUTOMATIK/TRANSPORT
• VERBRAUCHERPRODUKTDESIGN
• FERTIGUNG/ROBOTIK/AUTOMATION
• NACHHALTIGE TECHNOLOGIEN/ENERGIE DER ZUKUNFT