Please use this identifier to cite or link to this item: https://hdl.handle.net/1822/79010

TitleNew generation of interactive platforms based on novel printed smart materials
Author(s)Gonçalves, Sérgio Abílio Pereira
Advisor(s)Branco, Pedro
Lanceros-Méndez, S.
Rocha, J. G.
KeywordsInteractive books
Polymer sensors and actuators
Printed electronics
Smart materials
TUI
Eletrónica impressa
Livros interativos
Materiais inteligentes
Sensores e atuadores poliméricos
Issue date25-Jul-2022
Abstract(s)The last decade was marked by the computer-paradigm changing with other digital devices suddenly becoming available to the general public, such as tablets and smartphones. A shift in perspective from computer to materials as the centerpiece of digital interaction is leading to a diversification of interaction contexts, objects and applications, recurring to intuitive commands and dynamic content that can proportionate more interesting and satisfying experiences. In parallel, polymer-based sensors and actuators, and their integration in different substrates or devices is an area of increasing scientific and technological interest, which current state of the art starts to permit the use of smart sensors and actuators embodied within the objects seamlessly. Electronics is no longer a rigid board with plenty of chips. New technological advances and perspectives now turned into printed electronics in polymers, textiles or paper. We are assisting to the actual scaling down of computational power into everyday use objects, a fusion of the computer with the material. Interactivity is being transposed to objects erstwhile inanimate. In this work, strain and deformation sensors and actuators were developed recurring to functional polymer composites with metallic and carbonaceous nanoparticles (NPs) inks, leading to capacitive, piezoresistive and piezoelectric effects, envisioning the creation of tangible user interfaces (TUIs). Based on smart polymer substrates such as polyvinylidene fluoride (PVDF) or polyethylene terephthalate (PET), among others, prototypes were prepared using piezoelectric and dielectric technologies. Piezoresistive prototypes were prepared with resistive inks and restive functional polymers. Materials were printed by screen printing, inkjet printing and doctor blade coating. Finally, a case study of the integration of the different materials and technologies developed is presented in a book-form factor.
A última década foi marcada por uma alteração do paradigma de computador pelo súbito aparecimento dos tablets e smartphones para o público geral. A alteração de perspetiva do computador para os materiais como parte central de interação digital levou a uma diversificação dos contextos de interação, objetos e aplicações, recorrendo a comandos intuitivos e conteúdos dinâmicos capazes de tornarem a experiência mais interessante e satisfatória. Em simultâneo, sensores e atuadores de base polimérica, e a sua integração em diferentes substratos ou dispositivos é uma área de crescente interesse científico e tecnológico, e o atual estado da arte começa a permitir o uso de sensores e atuadores inteligentes perfeitamente integrados nos objetos. Eletrónica já não é sinónimo de placas rígidas cheias de componentes. Novas perspetivas e avanços tecnológicos transformaram-se em eletrónica impressa em polímeros, têxteis ou papel. Neste momento estamos a assistir à redução da computação a objetos do dia a dia, uma fusão do computador com a matéria. A interatividade está a ser transposta para objetos outrora inanimados. Neste trabalho foram desenvolvidos atuadores e sensores e de pressão e de deformação com recurso a compostos poliméricos funcionais com tintas com nanopartículas (NPs) metálicas ou de base carbónica, recorrendo aos efeitos capacitivo, piezoresistivo e piezoelétrico, com vista à criação de interfaces de usuário tangíveis (TUIs). Usando substratos poliméricos inteligentes tais como fluoreto de polivinilideno (PVDF) ou politereftalato de etileno (PET), entre outos, foi possível a preparação de protótipos de tecnologia piezoelétrica ou dielétrica. Os protótipos de tecnologia piezoresistiva foram feitos com tintas resistivas e polímeros funcionais resistivos. Os materiais foram impressos por serigrafia, jato de tinta, impressão por aerossol e revestimento de lâmina doctor blade. Para terminar, é apresentado um caso de estudo da integração dos diferentes materiais e tecnologias desenvolvidos sob o formato de um livro.
TypeDoctoral thesis
DescriptionPrograma doutoral em Engenharia Eletrónica e de Computadores (área de Instrumentação e Microssistemas Eletrónicos)
URIhttps://hdl.handle.net/1822/79010
AccessOpen access
Appears in Collections:BUM - Teses de Doutoramento
CAlg - Teses de doutoramento/PhD theses

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