Termiskt ledande papperssubstrat, 2D-Paper

Syfte och mål

Flexibel elektronik är elektronik byggd på flexibla substrat. Flexibla elektroniska system inkluderar energiskördare, energilagring, Si-mikroprocessorer, displayer och sensorer. Ett problem som vi stött på är den termiska nedbrytningen av materialen och enheterna av värmen som produceras av Si-mikroprocessorerna. Det finns ett behov av ett nytt dielektriskt flexibelt substrat med hög värmeledningsförmåga för att kasta bort värmen och lösa nedbrytningsproblemen. I projektet ”2D-Paper” kombinerar vi 2D-material och nanocellulosa för att skapa termiskt ledande papperssubstrat.

Förväntade effekter och resultat

Efter framväxten av flexibel elektronik tar 2D-Paper upp värmehanteringsfrågor inom flexibel elektronik. Den globala marknaden för flexibel elektronik beräknas nå 44,8 miljarder dollar år 2026. 2D-Paper föreslår ett nytt grönt och flexibelt substrat, som är kostnadseffektivt, miljövänligt och återvinningsbart. Det är ett överlägset alternativ till traditionella substrat. 2D-Paper har potentiella effekter på tillverkningssektorn, forskning och utveckling, design, ingenjörskonst och återvinning, skapar nya jobbmöjligheter och främjar miljövänliga metoder.

Planerat upplägg och genomförande

I 2D-Paper optimerar vi den tekniska prestandan, sammansättningen, tillverkningsmetoderna och morfologin. Fokus omfattar kontroll av vätskespridning samt tillverkning av fristående skikt. Vi mäter mekaniska egenskaper (draghållfasthet, böjradie uppåt, böjcykler), dielektriska egenskaper (täthet för urladdad energi, genombrottshållfasthet) och termiska egenskaper (konduktivitet, diffusivitet, specifik värme). Livscykelanalys (LCA) som jämför 2D-papper med traditionella papperssubstrat kommer även att genomföras.

Abstract in English

Thermally conductive paper substrate, 2D-Paper
Purpose and goal

Flexible electronics are electronics built on flexible substrates. Flexible electronic systems include energy harvesters, energy storage, Si microprocessors, displays and sensors. One problem we encountered is the thermal degradation of the materials and devices by the heat produced by the Si microprocessors. There is a need for a new dielectric flexible substrate with high thermal conductivity to dissipate the heat and solve the degradation problems. In our project "2D-Paper", we combine 2D materials and nanocellulose to create thermally conductive paper substrates.

Expected effects and results
Following the rise of flexible electronics, 2D-Paper addresses heat management issues in flexible electronics. The global market for flexible electronics is estimated to reach $44.8 billion by 2026. 2D-Paper proposes a new green and flexible substrate, which is cost-effective, environmentally friendly and recyclable. It is a superior alternative to traditional substrates. 2D-Paper has potential impacts on the manufacturing sector, research and development, design, engineering and recycling, while creating new job opportunities and promoting environmentally friendly practices.

Planned structure and implementation
In 2D-Paper, we optimize the technical performance, composition, manufacturing methods and morphology. The focus includes control of liquid dispersion and the production of independent layers. We measure mechanical properties (tensile strength, upward bending radius, bending cycles), dielectric properties (discharged energy density, breakdown strength) and thermal properties (conductivity, diffusivity, specific heat). Life cycle analysis (LCA) comparing 2D paper with traditional paper substrates will also be carried out.

Utlysning:
Internationellt samarbete för behovsstyrd forskning inom 2D material (FLAG ERA)

Projektpartners: Linköpings universitet, IMRA-Europe (Frankrike), ParsNord TE filial, Universitet i Maribor (Slovenien) och Stockholms universitet

Projektledare: Reverant Crispin, Linköpings universitet

Projektform: Innovationsprojekt

Bidrag: 6 704 875 kr

Projektets löptid: november 2023 - december 2026

Relaterade styrkeområden: