Nyt hybridblæk tillader trykt, fleksibel elektronik uden sintring

Forskere ved INM har kombineret fordelene ved organiske og uorganiske elektroniske materialer i en ny type hybridblæk. Dette gør det muligt at anvende elektroniske kredsløb på papir direkte fra en pen, for eksempel.

Fremtidens elektronik bliver trykt. Fleksible kredsløb kan fremstilles billigt på folie eller papir ved hjælp af trykprocesser og tillader futuristiske designs med buede dioder eller inputelementer. Dette kræver elektroniske materialer, der kan udskrives, og som kan udskrives og bevare et højt niveau af ledningsevne under brug på trods af deres buede overflader. Nogle afprøvede materialer inkluderer økologiske, ledende polymerer og nanopartikler lavet af ledende oxider (TCO'er). Forskere ved INM – Leibniz-Institut for New Materials har nu kombineret fordelene ved organiske og uorganiske elektroniske materialer i en ny type hybridblæk. Dette gør det muligt at anvende elektroniske kredsløb på papir direkte fra en pen, for eksempel.

Udviklerne vil demonstrere deres resultater og de muligheder, de tilbyder på stand B46 i hal 2 på dette års Hannover Messe som en del af den førende messe Research &Technology, der finder sted fra 25. til 29. april.

For at skabe deres hybridblæk, forskerne coated nanopartikler lavet af metaller med organiske, ledende polymerer og suspenderet dem i blandinger af vand og alkohol. Disse suspensioner kan påføres direkte på papir eller folie ved hjælp af en pen, og de tørrer uden yderligere forarbejdning for at danne elektriske kredsløb.

"Elektrisk ledende polymerer bruges i OLED'er, for eksempel, som også kan fremstilles på fleksible underlag, " forklarer Tobias Kraus, Leder af forskningsgruppen Strukturdannelse ved INM. "Kombinationen af ​​metal og nanopartikler, som vi introducerer her, kombinerer mekanisk fleksibilitet med et metals robusthed og øger den elektriske ledningsevne".

Udviklerne kombinerer de organiske polymerer med guld eller sølv nanopartikler. De organiske forbindelser har tre funktioner:"På den ene side, forbindelserne tjener som ligander, at sikre, at nanopartiklerne forbliver suspenderet i den flydende blanding; enhver agglomerering af partikler ville have en negativ effekt på trykprocessen. Samtidigt, de organiske ligander sørger for, at nanopartiklerne har et godt arrangement ved tørring. Ultimativt, de organiske forbindelser fungerer som 'hængsler':hvis materialet er bøjet, de opretholder den elektriske ledningsevne. I et lag af metalpartikler uden polymerkappen ville den elektriske ledningsevne hurtigt gå tabt, når materialet bøjes, " fortsætter materialeforskeren Kraus. På grund af kombinationen af ​​begge materialer, når det er bøjet, den elektriske ledningsevne er større alt i alt end i et lag, der udelukkende er lavet af ledende polymer eller et lag lavet udelukkende af metalnanopartikler.

"Metalnanopartikler med ligander er allerede trykt for at danne elektronik i dag, " forklarer den fysiske kemiker Kraus, tilføjer, at skallerne for det meste skulle fjernes ved en sintringsproces, fordi mens de på den ene side styrer arrangementet af nanopartiklerne, på den anden side, de er ikke ledende. Han tilføjede, at dette var vanskeligt i tilfælde af bærematerialer, der er følsomme over for temperatur, såsom papir eller polymerfilm, da disse ville blive beskadiget under sintringsprocessen. Kraus opsummerer resultaterne af sin forskning, ordsprog, "Vores nye hybridblæk er ledende, så snart de er tørret og er særligt mekaniske fleksible, og de kræver ikke sintring".

INM udfører forskning og udvikling for at skabe nye materialer – for i dag, i morgen og derefter. Kemikere, fysikere, biologer, materialeforskere og ingeniører går sammen for at fokusere på disse væsentlige spørgsmål:Hvilke materialeegenskaber er nye, hvordan kan de undersøges, og hvordan kan de skræddersyes til industrielle anvendelser i fremtiden? Fire forskningsindsatser bestemmer den aktuelle udvikling hos INM:Nye materialer til energianvendelse, nye koncepter for medicinske overflader, nye overfladematerialer til tribologiske systemer og nanosikkerhed og nanobio. Forskning på INM udføres inden for tre områder:Nanocomposite Technology, Interface materialer, og bio-grænseflader.