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für den industriellen Inkjet-Druck

NanoSpekt - Nanostrukturierte Schichten für Photovoltaik und Elektronik aus kontrollierter Partikelabscheidung

|   Nanonetz Bayern News

Prof. Dr. Tobias Kraus (Netzwerkpartner INM) ist Nachwuchswissenschaftler des BMBF-Nachwuchswettbewerbs „NanoMatFutur“

Elektronik muss nicht hart und undurchsichtig sein: Das Projekt NanoSpekt entwickelt Materialien für hauchdünne Leiterbahnen, die auf Folie gedruckt werden. Das Ergebnis sind transparente, flexible und leichte elektronische Bauteile, die man zum Beispiel als transparente Bedienelemente auf Glas aufkleben kann.

Elektronik verbreitet sich in unserem Alltag und verändert dabei ihr Gesicht. Früher steckten in hässlichen grauen Kisten leistungsfähige Computer, und Handys waren umso dicker, je mehr sie konnten. Heute sind Computer und Smartphones Designerstücke. Die Elektronik der Zukunft wird man oft überhaupt nicht mehr sehen, weil sie in Kleidung und Alltagsgegenstände eingebaut sein wird, optisch transparent und mechanisch flexibel.

Die Materialien dafür erforscht das Projekt NanoSpekt. Dr. Tobias Kraus und sein Team nutzen Ergebnisse der Nanotechnologie, um sehr kleine Strukturen aus Metallen und leitfähigen Kunststoffen herzustellen. „Durch chemische Synthese erhalten wir winzige Metallteile, sogenannte Nanopartikel“, erläutert der Projektleiter Tobias Kraus. „Aus ihnen stellen wir eine Art Tinte her, mit der man elektrische Schaltkreise einfach drucken oder sogar mit einem Füller schreiben kann.“

Möglich wird das, weil die Nanopartikel nicht einfach nur eintrocknen. Beim Trocknen ziehen sich die Partikel in kontrollierter Weise an und ordnen sich so an, dass sie die elektronische Leitfähigkeit begünstigen. Die gedruckte Leiterbahn strukturiert sich sozusagen von selbst, man spricht von „Selbstanordnung“. Man zeichnet also einfach eine Linie, in der sich die Nanoteilchen selbst organisieren. „Diese Linie ist sofort nach dem Trocknen leitfähig, im Gegensatz zu existierenden Materialien, die man erst noch erhitzen muss."

Eine besondere Herausforderung für die Forscher ist es, Materialien zu finden, die nach dem Drucken mechanisch flexibel sind. Sie verlassen sich dazu nicht nur auf Metalle: „Zwar leiten die Metall-Nanopartikel den Strom sehr gut, sie sind aber eher empfindlich. Für besonders flexible Leiterbahnen nutzen wir ein Hybrid-Konzept.“ Die Moleküle mit Metallkern werden von leitfähigen Polymeren umhüllt. „Das Polymer ist zwar nicht ganz so leitfähig, aber sehr flexibel. Indem wir die Metallpartikel mit dem leitfähigen Polymer umhüllen, erhalten wir Hybridpartikel, die besonders flexible Leiterbahnen ergeben.“

Ein wichtiger Vorteil der Materialien, die im Projekt entwickelt werden, ist ihre Eignung für industrielle Standardprozesse. Die kleinen Partikel könnten beispielsweise durch die Düsen eines Ink Jet-Druckers passen. In Zukunft möchte das Team demonstrieren, wie mit den Materialien ganze Bauteile effizient hergestellt werden: „Wir arbeiten gerade daran, transparente, flexible, berührungsempfindliche Paneele herzustellen“, sagt Kraus. „Später werden wir auch erforschen, wie Solarzellen, Lichtquellen und andere Bauteile mit unseren Materialien gedruckt werden können.“ Die Elektronik der Zukunft wird also nicht nur kaum sichtbar sein, vielleicht entsteht sie auch zuhause – im eigenen Drucker.

Vortrag von Prof. Dr. Tobias Kraus beim NanoMatFutur Science-Slam

NanoMatFutur-Preisträger Prof. Dr. Tobias Kraus präsentierte beim Science-Slam auf der BMBF-Bürgerveranstaltung "Hightech-Werkstoffe für die Welt von morgen" am 26. Mai 2018 in Saarbrücken in sieben Minuten das Forschungsfeld "Elektronik aus dem Drucker".

Einen Videomitschnitt des Vortrages finden Sie auf dem Youtube-Kanal des Leibniz-Institutes für Neue Materialien in Saarbrücken: Direktlink zum Youtube-Video

 

 

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