Drucken leitfähiger Strukturen

AUFGABENSTELLUNG

Die rasante Entwicklung der Nanotechnologie ermöglicht u. a. die Herstellung neuartiger flexibler Funktionsmaterialien mit integrierten elektronischen Komponenten wie Sensoren, Aktuatoren oder aktiv leuchtenden Elementen. Wachstumsmärkte sind hier die Bereiche smart textiles, technische Produkte wie Fußbodenbeläge mit Sensorik und die Medizintechnik (sensorische Erfassung verschiedener physiologischer und medizinischer Kennwerte realisierbar). Derartige elektronische Komponenten werden zumeist durch Additivierung von Polymermassen mit Metallmikropartikeln erhalten. Die systeminhärente Problematik derart additivierter Dispersionen besteht darin, dass sie sehr teuer und im ausgehärteten Zustand spröde sind. Zwar werden die hergestellten bedruckten Flächen als flexibel bezeichnet, gemeint ist damit allerdings lediglich die Biegbarkeit des Gesamtverbundes.

PROJEKTZIEL | ARBEITSHYPOTHESE

Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung flexibler, sensortauglicher, leitfähiger Strukturen und deren Integration in dehnbare Polymerverbunde, indem elektrisch leitfähige Polymermassen durch einen innovativen Digitaldruckprozess auf elastische Polymersubstrate appliziert werden. Um dies zu erreichen, werden PU-Dispersionen mit geeigneten leitfähigen Carbonnanomaterialien (CNTs und Graphen) additiviert und hinsichtlich Partikelgehalt und Viskosität so eingestellt, dass sie in einem Digitaldruckverfahren (via Mikrodispens- oder Drop-on-Demand-Verfahren) auf verschiedene PU-Substrate appliziert werden können. Auf diese Weise ist eine Kombination von flexiblen, teilweise elastischen, leitfähigen Strukturen mit einem polymeren Flächenmaterial möglich. Leitfähigkeiten von bis zu 100 S/m können so erreicht werden.

NUTZEN | AUSBLICK

Bei Gelingen des Forschungsvorhabens können elastische Verbundmaterialien mit elektronischen Funktionen hergestellt werden, die dünn und beständig bezüglich Feuchte sowie Knick- und Dehnbelastungen sind. Eine Reihe von Anwendungsgebiete, vor allem in der Medizintechnik, können hierdurch erschlossen werden.