Mogelijk kan dit leiden tot de ontwikkeling van slimme voedselverpakkingen.

Stel je voor, je hebt in de koelkast nog een pak melk staan. Het pak is al open, maar je weet niet meer precies wanneer je het hebt gekocht. Kun je het nog drinken? Nu moet je nog je zintuigen gebruiken om die vraag te beantwoorden, of gooien mensen het uit voorzorg maar weg. Maar wat als het pak je zelf vertelt of je het nog veilig kunt consumeren?

Technologie
Het klinkt als toekomstmuziek. Maar onderzoekers hebben nu een belangrijke stap gezet. In een nieuwe studie zijn ze er namelijk in geslaagd om een velletje papier van bijvoorbeeld een notitieboekje om te zetten in een heus toetsenbord. “We hebben een eenvoudig printproces ontwikkeld dat elk papiertje of kartonnen verpakking om kan zetten in een toetsenbord of keypad,” legt onderzoeker Ramses Martinez aan Scientias.nl uit. “Het gebruik van papier voor elektronica is iets waar veel mensen in geïnteresseerd zijn. Dat komt omdat het goedkoop is en alom beschikbaar.” Toch blijkt dit lastiger dan gedacht. “Hoewel elektronica de laatste jaren aanzienlijk is verbeterd, ontstaat er gemakkelijk kortsluiting wanneer papier uitgerust met schakels nat wordt, bijvoorbeeld door inkt.”


Coating
Om dit probleem te omzeilen, kwam het team op een ingenieus idee. “We ontwikkelden een methode om papier water, olie en stof afstotend te maken door het te coaten met sterk gefluoreerde moleculen,” legt Martinez uit. “Deze afstotende coating stelt ons in staat om niet alleen één laag elektronische circuits te printen, maar zelfs meerdere zonder dat de inkt de ene laag naar de volgende smeert. Dit vergemakkelijkt de fabricage van verticale druksensoren die geen externe batterij nodig hebben; ze halen de energie uit het contact met de gebruiker.”

Gebruiker
Hoe dat precies werkt? “De gefluoreerde moleculen die nodig zijn om het papier afstotend te maken, kunnen erg goed ladingen van de vingertoppen van de gebruiker ‘stelen’,” legt Martinez uit. “Met behulp van die ladingen konden we minuscule communicatiekaarten activeren die de informatie-invoer op het papieren apparaat draadloos naar mobiele telefoons, laptops of muziekspelers sturen. Tot nu toe was elk op papier gebaseerd elektronisch apparaat afhankelijk van batterijen en had het geen draadloze mogelijkheden.”

Slimme apparaten
Slimme apparaten veroveren in toenemende mate onze huiskamers. Denk aan smartphones, slimme televisies, slimme verlichting of een slimme thermostaat. En er zitten er nog veel meer aan te komen. De bedoeling van al deze apparaten is om ons leven een stukje makkelijker en simpeler te maken. Een slim apparaat ‘weet’ als het ware wat de gebruiker wilt en voelt en springt daarop in. Slimme voedselverpakkingen zullen hopelijk ook een belangrijke duit in het zakje doen en ons van belangrijke informatie voorzien over bijvoorbeeld de voedselkwaliteit.

De bevindingen zijn veelbelovend. Want het is voor het eerst dat er een zelf aangedreven, op papier gebaseerd elektronisch apparaat wordt gedemonstreerd. En de toepassingen zijn talrijk. “Het kan gemakkelijk worden geïmplementeerd in conventionele papieren of kartonnen verpakkingen om deze om te zetten in een slimme, interactieve verpakking,” legt Martinez uit. Nu staat er bijvoorbeeld altijd een datum op een pak melk. Maar wat als die datum afhankelijk is van het betreffende product en een slimme verpakking je precies kunt vertellen of je de inhoud nog wel, of niet kunt opdrinken? Dat zou korte metten maken met veel voedselverspilling. “Ik stel me zo voor dat deze technologie de interactie van een gebruiker met voedselverpakkingen vergemakkelijkt,” legt Martinez uit. “Bijvoorbeeld door te controleren of het voedsel nog veilig is om te consumeren. Of om gebruikers in staat te stellen een pakket dat ze thuis hebben gekregen te ondertekenen door met hun vinger over de doos te slepen om zichzelf zo te identificeren als eigenaar van het pakket.”


Muziekspeler
Maar er zijn meer toepassingen. Zo kan een papieren keypad bijvoorbeeld in directe verbinding staan met je computer, waardoor de getallen meteen op je beeldscherm verschijnen (zie video hieronder).

Maar dat is nog niet het enige. “Ons team heeft aangetoond dat een eenvoudig velletje papier kan worden omgezet in een muziekspeler,” gaat Martinez verder. “Deze kun je gebruiken om nummers te kiezen of om het geluid harder of zachter te zetten.”

Mens en machine
De nieuwe technologie heeft veel potentie. En bovendien is het goedkoop. “De kosten van deze op papier gebaseerde apparaten met eigen stroomvoorziening zijn zo laag, dat ze na eenmalig gebruik gewoon als papier kunnen worden weggegooid,” stelt Martinez. “We verwachten dat deze technologie de toegankelijkheid van de gebruiker tot machine vergroot door gebruik te maken van eenvoudige wegwerpmaterialen, zoals notitieboekjes of verpakkingen.”

De technologie brengt de mens dus eigenlijk dichter bij de machine en verbetert hun samenwerking. Wie ondertussen enthousiast is geworden, moet nog even geduld hebben. “We bevinden ons nog in het beginstadium van commercialisering van deze technologie,” zegt Martinez. “Helaas heeft de uitbraak van het coronavirus het afgelopen semester ons project aanzienlijk vertraagd.” Het goede nieuws is dat deze technologie er wel degelijk aan zit te komen. En zo worden slimme voedselverpakkingen steeds realistischer.