Elektrisch leitfähige Kalanderfolien auf Silikonbasis

AUFGABENSTELLUNG

Aufgrund der geringeren Dichte von Polymeren im Vergleich zu Metallen eignen sich leitfähige Polymere, um stromführende metallische Komponenten in Leichtbauanwendungen sowie Wearables zu substituieren. Für eine Vielzahl potentieller Anwendungen ist eine Flexibilität der leitfähigen Flächen für die Funktionalität im Gebrauch Voraussetzung. Dies wird z. B. durch Silikone erfüllt.  Aktuell sind für die Herstellung elektrisch leitfähiger Silikonmaterialien organische Lösemittel erforderlich und es können nur niedrige Schichtdicken mit vertretbarem Aufwand realisiert werden.

PROJEKTZIEL | ARBEITSHYPOTHESE

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines scherungsarmen Verarbeitungsprozesses, der es ermöglicht, Carbonnanopartikel mit hohem Aspektverhältnis zerstörungsfrei und ohne Lösemittelzusatz in Silikonmassen einzuarbeiten, um daraus im Kalanderverfahren elastische, elektrisch leitfähige Folien mit hohen Schichtdicken herzustellen. Zur Realisierung dessen, werden Flüssigsilikone verwendet. Die Einarbeitung der Carbonnanopartikel in die niedrigviskosen LSR durch Kalandrieren bewirkt eine drastische Erhöhung der Viskosität, sodass hochviskose Massen mit einer Schmelze-ähnlichen Rheologie resultierenden, die auf einem Kalander zu Folien verarbeitbar sind. Es wird erwartet, dass die nach der Vulkanisation vorliegenden Folien, aufgrund des intakten Netzwerkes der Carbon­nanopartikel in der Silikonmatrix bereits bei niedrigen Partikelanteilen eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweisen.

NUTZEN | AUSBLICK

Der Industrie stehen wissenschaftlich-technische Grundlagen zur wirtschaftlichen Erzeugung leitfähiger Silikonfolien im Kalanderverfahren zur Verfügung. Perspektivisch können durch die Kombination der Folienherstellung mit einer Textil‑Kaschierung direkt am Kalander Verbundmaterialien hergestellt werden, deren Anwendungspotential vordergründig im Bereich temperierbarer Systeme mit hoher Heizleistung liegt. In Kombination mit sensorischen und Steuerfunktionen ergeben sich weitere Potenziale bezüglich Steuerung und Überwachung von Prozessen oder Objekten. Für Unternehmen resultiert damit ein Wettbewerbsvorteil in der Gestaltung der Digitalisierung.