Drucken von flexibler Elektronik mit Metall-Tinte (Selbstheilungseffekt inklusive)

3. Januar 2018, 14:48 Uhr
Der Prototyp zeigt das Potenzial der Technik beim Druck flexibler und dehnbarer Schaltungen mit Metalltinte.
Der Prototyp zeigt das Potenzial der Technik beim Druck flexibler und dehnbarer Schaltungen mit Metalltinte.
Forscher der North Carolina State University haben eine neue Technik entwickelt, um metallische Leiterbahnen direkt auf Folien zu drucken und so flexible und dehnbare Elektronik zu erzeugen. Die Technik kann mehrere Metalle und Substrate aufbringen und von bereits existierenden Produktionssystemen für direkte Drucktechnik verwendet werden.

„Flexible Elektronik ist eine vielversprechende Technologie, aber die Produktionskosten sind für praktische Anwendungen noch zu hoch.“ sagt Jingyan Dong, Autor des Fachartikels und Professor am NC State's Edward P. Fitts Department of Industrial & Systems Engineering.

Tintenstrahldrucken mit Metalllegierungen

Das Verfahren nutzt die bestehende elektrohydrodynamische Inkjet-Drucktechnologie (EHD), die bereits in vielen Produktionsprozessen mit Funktionstinten zum Einsatz kommt. Das Team von Dong hat diese Tinten durch Metalllegierungen mit Schmelzpunkten von bis zu 60 °C ersetzt. Die Forscher haben drei verschiedene Legierungen auf vier verschiedenen Materialien getestet: Glas, Papier und zwei dehnbare Polymere.
„Das ist direkter Druck,“ sagt Dong. „es werden keinerlei Masken, Ätzmittel oder Formen benötigt, was den Prozess viel einfacher macht“.
Die Forscher testeten die Widerstandsfähigkeit der Schaltkreise auf einer Polymerfolie und stellten fest, dass die Leitfähigkeit des Schaltkreises selbst nach 1000 Biegevorgängen nicht beeinträchtigt wurde. Auch nach einer Längenausdehnung um 70 % waren die Schaltungen noch elektrisch stabil.

Selbstheilungskräfte

Die Forscher fanden auch heraus, dass sich die Schaltkreise selbst wiederherstellen können, wenn sie zu weit gedehnt wurden oder gebrochen sind. „Wegen des niedrigen Schmelzpunktes kann der betroffene Bereich auf etwa 70 °C erhitzt werden, so dass das Metall zusammenläuft und den Schaden repariert“, sagt Dong.
Die Forscher demonstrierten die Wirkungsweise der Drucktechnik, indem sie einen Hochdrucksensor erstellten und in einem quadratzentimeter-kleinen 400-Pixel-Array unterbrachten.
Die Forscher sind überzeugt, dass ihre Technik bei der Herstellung tragbarer Sensoren oder vielen anderen elektronischen Geräten nützlich sein kann.
 
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