Electrospinning macht leitfähige Strukturen flexibel, transparent und kostengünstig

Das INM auf der LOPEC:

Ob für Tablets, Smartphones, Autos, Bekleidung oder medizinische Geräte – Touchscreens, faltbare Bildschirme, Displays und Sensoren der Zukunft müssen biegsam und flexibel sein. Und ebenso biegsam und flexibel muss die darauf aufgebrachte gedruckte Elektronik sein, um zum Beispiel Tippen und Wischen zu ermöglichen. Auf der LOPEC, der Fachmesse für gedruckte Elektronik, stellt das INM das Electrospinning als vielversprechendes Verfahren vor.

Transparente Elektroden und Sensorflächen auf nichtleitenden Oberflächen verwenden meist komplizierte Auftragsprozesse wie PVD- oder Sputterverfahren unter Hochvakuum, die Investitionen in die Beschichtungsanlagen erfordern und hohe Verarbeitungskosten verursachen. Verfahren, die Kohlenstoffnanoröhrchen oder Silbernanodrähte einsetzen, verursachen hohe Materialkosten.

Das INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien hat ein alternatives und kostengünstiges Verfahren entwickelt: Das Electrospinning. Dabei werden Materialien in feinste Fasern versponnen, die hundertmal dünner als ein menschliches Haar sind. Im Gegensatz zu Strukturierungsverfahren über Stempel oder Druckverfahren ermöglicht das Elektrospinnen die Herstellung unstrukturierter leitfähiger Vliese, deren Dichte hoch genug ist, um die elektrische Leitfähigkeit auf dem Substrat flächendeckend zu ermöglichen. Gleichzeitig ist die Anzahl an Faserkreuzungspunkten so gering, dass die Lichtstreuung auf unter zwei Prozent reduziert wird. Bei einer Faserdicke unter einem halben Mikrometer ist das Vlies für das menschliche Auge nicht zu erkennen und erscheint transparent. Durch den netzartigen, unsymmetrischen Charakter der Fasern fallen auch typische Beugungsphänomene weg, wie zum Beispiel störende Regenbogeneffekte.

Das Neuartige am Ansatz des INM liegt in den Ausgangsmaterialien, die verwendet werden. Es werden Polymere und Komposite verarbeitet, aber auch Sole, die anschließend kalziniert werden. Je nach Ausgangsmaterial ist es möglich, sowohl intrinsisch leitfähige Fasern herzustellen als auch solche, die in einem weiteren Schritt über Metallisierung elektrisch leitfähig werden. Der Electrospinning-Prozess ist maschinentauglich (Rolle-zu-Rolle) und ermöglicht einen sehr effizienten Weg zur Herstellung kostengünstiger, flexibler und transparenter Elektroden.

Das INM präsentiert am 1. und 2. März in Halle B0 an Stand 108 den „Proximity Sensor“, einen Annäherungssensor, der auf der Electrospinning-Technologie basiert.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Dr. Peter William de Oliveira
INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien
Leiter Optische Materialien und Leiter InnovationsZentrum INM
Tel: +49 (0)681-9300-148
E-Mail: Peter.Oliveira@leibniz-inm.de

Weitere Informationen:

https://www.leibniz-inm.de/forschung/forschungsgruppen/optische-materialien/