Materialwissenschaften 02.06.2022, 10:06 Uhr

Flexible Elektronik zum Drucken dank leitfähiger Metall-Polymer-Tinte

Sogenannte Hybridtinten zum Drucken von leitfähigen Strukturen können gedruckter Elektronik einen Schub geben. Das Leibniz-Institut für Neue Materialien (INM) stellt solche Tinten für den Inkjet-Druck auf der Hannover Messe vor.

Stromleitung über Metall-Polymer-Tinten: Dies erlaubt die Produktion von flexibler Elektronik ohne Sintern. Foto: INM

Stromleitung über Metall-Polymer-Tinten: Dies erlaubt die Produktion von flexibler Elektronik ohne Sintern.

Foto: INM

Mischt man Metallnanopartikel, die zuvor mit leitfähigen Polymeren beschichtet wurden, mit Wasser oder anderen polaren Lösemitteln, erhält man Hybridtinten für den Inkjet-Druck. Forschende des INM – Leibniz-Instituts für Neue Materialien in Saarbrücken – präsentieren solche Tinten aus dem eigenen Labor. Mit ihnen können leitfähige Strukturen beispielsweise auf dünne Polymerfolien oder auf Papier gedruckt werden. Eine thermische oder UV-Behandlung im Anschluss daran ist nicht nötig. Standard-Metalltinten jedoch erfordern nach dem Inkjet-Druck ein Sintern, um überhaupt leitfähig zu werden.

Einsatz in der Photovoltaik, Sensorik und Touchscreen-Elektronik

Häufig braucht es für gedruckte Elektronik auch leitfähige Tinten. Anwendungsbeispiele für die vom INM entwickelten Tinten sind etwa die flexible Photovoltaik, Beleuchtung, Touchscreen-Elektronik, tragbare Geräte, Großflächenheizungen, Sensoren und 3D-Konformantennen. Basis der Tinten sind Nanopartikel aus Gold, die eine gute Biokompatibilität und eine geringe Toxizität aufweisen und sich deshalb auch für biomedizinische Anwendungen eignen.

„Sofortige Leitfähigkeit beim Trocknen, mechanische Flexibilität und gute Biokompatibilität sind wichtige Eigenschaften unserer Tinte“, erklärt Tobias Kraus, Materialwissenschaftler am INM. „Die Hybridtinten enthalten einen kleinen organischen Polymeranteil, der dazu beiträgt, die elektrische Leitfähigkeit aufrechtzuerhalten, auch wenn das Trägermaterial gebogen ist.“ Dadurch gelingt das Bedrucken nahezu aller Substrate von Folien über Papiere bis hin zu Textilien, weil die letzten Sinterschritte bei relativ hohen Temperaturen vermieden werden.

Skalierung von nanostrukturierten Produkten

Künftig sind auch Kleinserienproduktionen möglich, weil die Forschungsgruppe „Strukturbildung“ am INM die Produktion dieser Hybridtinten entsprechend skalieren konnte. „Die Skalierung von nanostrukturierten Produkten erfordert optimierte Prozesse, um die Qualität bei gleichzeitig niedrigeren Preisen zu erhalten“, sagt Kraus. Muster des Materials können angefragt werden.

Neue Materialien sind die Triebfedern für neue Technologien. Ein wesentlicher Fokus der Forschungsarbeit des INM ist die Übertragung von biologischen Prinzipien auf das Design neuer Materialien, Strukturen und Oberflächen. Das INM mit Sitz in Saarbrücken vereint multidisziplinäre Wissenschaft und materialorientierten Technologietransfer unter einem Dach. Chemie, Physik, Biologie, Materialwissenschaft und Engineering wirken in enger Kooperation zusammen.   (ber)

Stand B28, Halle 2

www.leibniz-inm.de

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