Estudio de la aplicación de sensores electroquímicos en textil mediante tecnologías de impresión electrónica

Abstract

[ES] La detección temprana de pesticidas altamente perjudiciales para la salud constituye un elemento fundamental para el control de calidad dentro de la cadena de suministros de la industria agroalimentaria. Hoy en día dicha detección se realiza mediante métodos tales como la cromatografía, la cual requiere de personal altamente calificado y ocasiona retrasos dentro de una cadena donde la frescura del alimento es un factor clave para el éxito del suministro. Por ende, el presente trabajo de fin de máster tiene por objetivo estudiar la viabilidad de la integración de un sensor electroquímico en un textil determinado mediante el uso de flexografía para impresión electrónica con la finalidad de que dicho sensor pueda ser capaz de detectar pesticidas prohibidos en alimentos por la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA). De este modo, se propone entonces la creación de un smart textile, es decir, un dispositivo textil que, mediante la incorporación de elementos adicionales o mediante la modificación de su estructura, actúe pudiendo detectar estímulos externos y reaccionar frente a estos. Con tal fin, se lleva a cabo una revisión sistemática de literatura mediante la cual se pudo definir aquellos parámetros más relevantes dentro de la impresión por flexografía, así como las diferentes formulaciones empleadas en lo que a polímeros semiconductores se refiere para el desarrollo del sensor a aplicar. Asimismo, se propone el estudio de las características más relevantes del textil en cuanto a su estructura, composición y acabados para lograr obtener el sustrato idóneo sobre el cual aplicar la electrónica impresa, así como una caracterización para identificar el correcto funcionamiento del sensor. Finalmente, se espera que este trabajo marque un precedente innovador para el desarrollo de aplicaciones textiles posteriores, como pudieran ser guantes textiles para la manipulación de alimentos importados de países en los que el pesticida a detectar no se encuentra totalmente prohibido.

[EN] The early detection of highly toxic pesticides constitutes a critical step for the quality control within the supply chain of the agri-food industry. Nowadays, this detection is performed by methods such as chromatography, which requires well-qualified personnel and causes delays within a supply chain where the freshness of the food is a key success factor. Therefore, the objective of this master s thesis is to determinate the feasibility of the integration of an electrochemical sensor in a given textile using flexography for electronic printing so that it could be capable of detecting pesticides banned by the European Food Safety Authority (EFSA). Thus, the creation of a smart textile is proposed, meaning a textile device that, by incorporating additional elements or by modifying its structure, can detect external stimuli and react to them. To this end, a systematic literature review was carried out in order to determinate the most relevant parameters in flexographic printing, as well as the different formulations used in semiconductor polymers for the development of the sensor to be applied. It is also presented a study of the most relevant characteristics of the textile relative to its structure, composition and finishes with the objective of finding the ideal substrate on which to apply the printed electronics; in addition, a characterization was presented in order to identify the correct functioning of the sensor. Finally, it is expected that this work will set an innovative precedent for the development of further textile applications, such as textile gloves for handling food imported from countries where the pesticide to be detected is not totally prohibited.

[CA] La detecció precoç de pesticides altament perjudicials per a la salut constituïx un element fonamental per al control de qualitat dins de la cadena de subministraments de la indústria agroalimentària. Hui dia esta detecció es realitza mitjançant mètodes com la cromatografia, mateixa que requerix de personal altament qualificat i ocasiona retards dins d'una cadena on la frescor de l'aliment és un factor clau per a l'èxit del subministrament. Per tant, el present treball de fi de màster té per objectiu estudiar la viabilitat de la integració d'un sensor electroquímic en un tèxtil determinat mitjançant l'ús de flexografia per a impressió electrònica amb la finalitat que este sensor puga ser capaç de detectar pesticides prohibits en aliments per l'Autoritat Europea de Seguretat Alimentària (EFSA). D'esta manera, es proposa llavors la creació d'un smart textile, és a dir, un dispositiu tèxtil que, mitjançant la incorporació d'elements addicionals o mitjançant la modificació de la seua estructura, actue podent detectar estímuls externs i reaccionar enfront d'estos. Amb tal fi, es du a terme una revisió sistemàtica de literatura mitjançant la qual es va poder donar amb aquells paràmetres més rellevants dins de la impressió per flexografia, així com les diferents formulacions emprades en el que a polímers semiconductors es referix per al desenvolupament del sensor a aplicar. Així mateix, es proposa l'estudi de les característiques més rellevants del tèxtil quant a la seua estructura, composició i acabats per a aconseguir donar amb el substrat idoni sobre el qual aplicar l'electrònica impresa, així com una caracterització per a identificar el correcte funcionament del sensor. Finalment, s'espera que este treball marque un precedent innovador per al desenvolupament d'aplicacions tèxtils posteriors, com pogueren ser guants tèxtils per a la manipulació d'aliments importats de països en els quals el pesticide a detectar no es trobe totalment prohibit.