Wurde bislang gedruckte Elektronik – beispielsweise Transistoren, LEDs oder Solarzellen – vor allem auf relativ harten und steifen Plastik- oder Papiersubstraten aufgebracht, so ist jetzt die einfache Integration leitfähiger und dehnbarer elektrischer Verbindungen in Kleidung, etwa in Sport- oder Unterwäsche möglich. Dafür hat ein Forscher-Team des Department of Electric and Electronic Engineering der Universität Tokio unter Leitung von Professor Takao Someya gesorgt.
Ganze Schaltkreise können auf T-Shirts gedruckt werden
Die elastische Tinte besteht aus Silberflocken, organischem Lösungsmittel, Fluor-Kautschuk und Fluor-Tensiden. Ihre Forschungsergebnisse haben die Wissenschaftler in der britisch-amerikanischen Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.
Das Besondere an dieser Tintenmischung ist ihre hohe Elastizität. So behält die Tinte ihre hohe Leitfähigkeit auch dann noch, wenn das bedruckte Material bis auf das Dreifache der ursprünglichen Länge gedehnt wird.
Aufdruck in einem einzigen Arbeitsgang möglich
Bisher konnte eine derartige Ausdehnung in der gedruckten Elektronik nicht erreicht werden. Damit könnten Schaltkreise auch auf sehr dünne wie auch sehr weiche T-Shirts und andere Kleidungsstücke aufgedruckt werden. Mögliche Anwendungen werden beispielsweise in der Medizin für Sensoren gesehen, die über die Wäsche direkt auf der Haut aufliegen.
Zu den Nachteilen der bislang intelligenten Bekleidung zählte unter anderem auch, dass für ihre technische Ausrüstung meist mehrere Arbeitsgänge erforderlich waren. Der Reiz der druckbaren Elektronik ist dagegen, dass dieser Vorgang sich auf einen einzigen Arbeitsgang beschränkt und damit vergleichsweise schnell und relativ kostengünstig ist.
Professor Someya sieht dies als einen der drei großen Vorteile der neuen Technik an. Als die beiden anderen bezeichnet er die hohe Dehnbarkeit und die gleichzeitige hohe elektrische Leitfähigkeit.
Sogar Aufdruck auf beiden Stoffseiten möglich
Zu den Paradestücken des durch die neue Tinte und Drucktechnik möglich Gewordenen zählt Professor Someya eine textile Manschette für Sportler. Durch den beidseitigen Aufdruck von Elektronik in jeweils einem Arbeitsgang misst die Manschette die Muskelaktivität des Sportlers auf einer 16 cm2 großen Hautfläche.
Dazu dienen neun Elektroden, die in drei Reihen in jeweils zwei Zentimetern Abstand aufgedruckt sind. Zu der Manschette gehört auf der anderen Seite auch ein organischer Transistor-Verstärker. Und auch die Löcher durch die Manschette zur Verdrahtung können sofort eingearbeitet werden.
Keine Tinte, sondern eine Lithium-Ionen-Batterie, die sich um mehr als 150 Prozent ihrer ursprünglichen Größe auseinanderziehen lässt, haben Forscher der Arizona State University (ASU) entwickelt. Sie kann direkt in Kleidung eingewebt werden und elektronische Geräte mit Energie versorgen.
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