Flexible und druckbare Elektronik erfordert neue Materialien. In diesem Projekt beschäftigt sich unser Netzwerkpartner INM mit optisch transparenten Materialien für die Elektronik der Zukunft. Das BMBF-geförderte Projekt im Rahmen des NanoMatFutur-Programmes verwendet Nanopartikel mit definierten Formen und Anordnungen in Polymeren, um transparente Elektroden beispielsweise für berührungsempfindliche Bildschirme und Solarzellen zu fertigen. Chemiker, Materialwissenschaftler und ein Ingenieur arbeiten sehr eng im Team, um neue Materialien zu entwickeln, die mit den wohlbekannten Methoden des Nassbeschichtens und Druckens verarbeitet werden können.
Transparente Elektronik findet sich heute zum Beispiel in Dünnschicht-Displays, Solarzellen und Touchscreens. Zunehmend ist Elektronik auch auf biegsamen Oberflächen von Interesse. Das erfordert druckbare Materialien, die transparent sind und deren Leitfähigkeit auch bei Verformung hoch bleibt. Für den Druck der Gitter wird die Tinte, die Gold-Nanofäden enthält, flächig auf einen Untergrund aufgebracht. Darauf wird ein vorstrukturierter Stempel gepresst, der die Tinte in ein Muster zwängt. „Die Nanofäden folgen dann den Strukturen des Stempels. Dies gelingt, weil die Fäden sehr dünn und deshalb beweglich sind. Beim Trocknen bilden die einzelnen Fäden durch Selbstorganisation größere, definierte Bündel, die miteinander verwoben sind und das spätere Gitter bilden“, erklärt Tobias Kraus vom INM. Je nach Geometrie des Stempels lassen sich mit dieser einfachen Methode beliebige Nano- und Mikrogitter prägen“, fasst der Leiter des Programmbereichs Strukturbildung die Ergebnisse zusammen. Als Ergebnis erhält man ein transparentes, leitfähiges Gitter.
Die Dicke der gewählten Gitterstruktur ist direkt über die Goldkonzentration steuerbar: „Es genügen sehr kleine Goldmengen, um ein leitfähiges Gitter zu erzeugen. Wir benötigen weit weniger Gold als bei Tinten mit kugelförmigen Gold-Partikeln“, meint Kraus. So könne man die Vorteile von Gold auch für transparent-flexible Elektronik nutzen.
„Mit unseren Ergebnissen konnten wir zeigen, dass die Kombination Selbstorganisation von Gold mit Stempeldruck neue Verfahren für transparente, leitfähige Materialien eröffnet. Dieses Grundprinzip wollen wir mit weiteren Untersuchungen auch auf andere Metalle übertragen“, sagt Kraus.
Laufzeit des Projekts: Das Projekt wird im Rahmen des NanoMatFutur-Programmes vom BMBF gefördert.
