Touchscreen aus Kohlenstoff

Eine leichte Berührung mit den Fingerspitzen genügt: Auf Touchscreens kann man mühelos schreiben, navigieren, Menüfenster öffnen oder Bilder drehen. Innerhalb von Sekundenbruchteilen wird die Berührung umgesetzt in Steuerbefehle, die ein Computer versteht. Auf den ersten Blick grenzt die Technik an ein Wunder.

Tatsächlich ist sie wenig mysteriös: Unter der Glasoberfläche des Displays befindet sich eine hauchdünne Elektrode aus Indium-Zinn-Oxid, kurz ITO. Das Material ist für den Einsatz in Touchscreens geradezu ideal: Es leitet geringe Ströme hervorragend und lässt die Farben des Displays ungehindert passieren. Doch es gibt ein Problem: Weltweit gibt es nur wenige Indium-Vorkommen. Auf lange Sicht, fürchten die Elektrogerätehersteller, vom Preisdiktat der Anbieter abhängig zu werden. Indium zählt man daher zu den so genannten »strategischen Metallen«.

Die Industrie ist daher stark an ITO-Alternativen interessiert, die ähnlich leistungsfähig sind. Fraunhofer-Forschern ist es jetzt gelungen ein neues Elektrodenmaterial zu entwickeln, das ITO ebenbürtig und dazu noch deutlich billiger ist. Hauptbestandteile sind Kohlenstoff-Nanoröhrchen, Carbon-Nanotubes und preiswerte Polymere. Die neue Elektrodenfolie ist aus zwei Schichten aufgebaut: Da ist einmal der Träger, eine dünne Folie aus dem preisgünstigen Plastikflaschenkunststoff Polyethylenterephthalat, PET. Dazu kommt eine Mischung aus Carbon-Nanotubes und elektrisch leitenden Polymeren, die als Lösung auf das PET aufgetragen wird und beim Trocknen einen dünnen Film bildet.

Verglichen mit ITO waren derartige Kunststoffverbünde bislang nicht besonders haltbar. Feuchtigkeit, Druck oder UV-Licht setzten den Polymeren zu. Die Schichten wurden mürbe und versagten. Erst Carbon-Nanotubes haben sie stabil gemacht: Die Kohlenstoffröhrchen härten auf dem PET zu einem stabilen Netzwerk aus, in dem sich die elektrisch leitfähigen Polymere fest verankern können. So bleibt die Schicht lange haltbar. »Zwar ist der elektrische Widerstand unserer Schicht etwas größer als der von ITO«, räumt Ivica Kolaric, Abteilungsleiter am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA ein. »Doch für eine Anwendung in elektrischen Geräten reicht das allemal.« Die Vorzüge sind unschlagbar: Kohlenstoff ist nicht nur kostengünstig und überall auf der Welt zu haben, sondern zugleich eine erneuerbare Ressource, die man beispielsweise aus Holz gewinnen kann. Während der Messe nano tech 2011 werden Kolaric und seine Kollegen vom Fraunhofer IPA erstmals ihr Kohlenstoff-Touchdisplay präsentieren. Seit 2003 stellt Fraunhofer neue Entwicklungen auf der jährlich stattfindenden Messe aus.

Anwendungen für die neue Technik gibt es viele: Die Folie ist flexibel und lässt sich daher vielseitig einsetzen. »Man könnte daraus sogar Photovoltaikfolie herstellen, um gewellte Dächer oder andere unebene Strukturen zu verkleiden«, resümiert Kolaric. Eine Pilotfertigung gibt es am Fraunhofer IPA bereits. Dort können die Forscher die Folie für verschiedene Einsatzgebiete optimieren.

Kontakt:
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
Dipl.-Ing. (FH) Ivica Kolaric, MBA
Telefon +49 0711 970-3729
ivica.kolaric@ipa.fraunhofer.de