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INM: Nano-Tinten für leitfähige und transparente druckbare Materialien

Transparente Elektronik zunehmend auch auf biegsamen Oberflächen nachgefragt
 

Schematische Darstellung einer Gitterstruktur, die durch die Kombination von Stempeldruckverfahren mit selbstorganisierender Nano-Tinte entstanden ist.

Das INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien (Saarbrücken) erforscht und entwickelt Materialien für die unterschiedlichsten Anwendungen, so auch für funktionale Beschichtungen und die Printelektronik. Jetzt haben Forscher des INM eine neue selbstorganisierende Nano-Tinte mit einem Stempeldruckverfahren kombiniert. Damit sollen sich druckbare Materialien, die transparent sind und deren Leitfähigkeit auch bei Verformung erhalten bleibt, herstellen lassen, wie das INM meldet.

Heute findet sich transparente Elektronik 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 erhalten bleibt. Durch die Kombination einer neuen selbstorganisierenden Nano-Tinte mit einem Stempeldruckverfahren sollen sich Gitterstrukturen herstellen lassen, deren Strukturbreiten unter einem Mikrometer liegen.

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 dann durch Selbstorganisation größere, definierte Bündel, die miteinander verwoben sind und das spätere Gitter bilden“, erklärt Dr. Tobias Kraus vom INM. Danach werde der Stempel entfernt. Im letzten Schritt würden die Liganden, die die Nanofäden in der Tinte stabilisierten, mit Plasma zerstört. „Dadurch verdichten sich die Bündel zu leitfähigen Drähten. Als Ergebnis erhalten wir ein transparentes, leitfähiges Gitter. 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.

Zusätzlich sei die Dicke der gewählten Gitterstruktur 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“, so Kraus abschließend.

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