Smart and Safe packaging

par Hugo Spieser

Thèse de doctorat en Matériaux, Mécanique, Génie civil, Electrochimie

Sous la direction de Julien Bras, David Gethin et de Aurore Denneulin.

Le président du jury était Kar Seng Teng.

Le jury était composé de Davide Beneventi.

Les rapporteurs étaient Éliane Espuche, Long Lin.

  • Titre traduit

    Développement d'emballages antimicrobiens et intelligents


  • Résumé

    En lien avec les dernières innovations dans le domaine des emballages, ce projet collaboratif a pour but d’implémenter de nouveaux micro- et nanomatériaux innovants pour le développement d’emballages actifs et intelligents dans le domaine alimentaire et médical. Il se focalise en particulier sur deux stratégies : le développement d’emballages antibactériens d’un côté et de capteurs de gaz de l’autre. La première stratégie est donc dédiée à l’utilisation combinée de nanofils d’argent et de nanofibrilles de cellulose pour la production de surfaces antibactériennes. La formulation d’encres ainsi que les paramètres de dépôt ont été optimisés pour différent procédés tels que l’enduction ou l’impression sérigraphique. Une forte activité antibactérienne contre des souches bactériennes Gram-positive mais aussi Gram-négative a été prouvée pour toutes les surfaces préparées. Des propriétés intéressantes relatives au domaine des emballage actifs ont aussi été démontrées telles que la conservation d’une haute transparence et l’amélioration des propriétés barrières. Dans la seconde stratégie, des capteurs de gaz ont été préparés en utilisant un mélange actif composé de Cuivre benzène-1,3,5-tricarboxylate Metal Organic Framework et de carbone-graphène, déposé sur des électrodes flexibles produites par sérigraphie. Les capteurs sont faciles à produire et ont été optimisés pour présenter de bonnes performances à la fois pour détecter et quantifier l’ammoniac gazeux mais aussi servir de capteurs d’humidité, ce qui prouve leur versatilité et leur important potentiel industriel. Ce projet a donc conduit à différentes solutions innovantes qui peuvent relever les défis de l’industrie des emballages.


  • Résumé

    In line with the latest innovations in the packaging field, this joint project aims at implementing new and innovative micro- and nanoparticles for the development of active and intelligent packaging solutions dedicated to food and medical packaging applications. More specifically, the project combines two major developments which both falls within the scope of active and intelligent packaging. In this work, a specific focus was given to the development of an antibacterial packaging solution and to the development of smart gas sensors. The antibacterial strategy developed was based on the combination of two active materials - silver nanowires and cellulose nanofibrils - to prepare antibacterial surfaces. The formulation as an ink and the deposition processing has been deeply studied for different surface deposition processes that include coatings or screen-printing. Results showed surfaces that display strong antibacterial activity both against Gram-positive and Gram-negative bacteria, but also interesting properties for active packaging applications such as a highly retained transparency or enhanced barrier properties. Regarding the second strategy, gas sensors have been prepared using a combination of Copper benzene-1,3,5-tricarboxylate Metal Organic Framework and carbon-graphene materials, deposited on flexible screen-printed electrodes. The easy-to-produce and optimized sensors exhibit good performances toward ammonia and toward humidity sensing, proving the versatility and the great potential of such solution to be adapted for different target applications. The results of this project lead to innovative solutions that can meet the challenges raised by the packaging industry.



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