Onderzoekswetenschappers van INM hebben de voordelen van organische en anorganische elektronische materialen gecombineerd in een nieuw type hybride inkt. Hierdoor kunnen elektronische schakelingen rechtstreeks vanuit een pen op papier worden aangebracht, bijvoorbeeld.

De elektronica van de toekomst wordt geprint. Flexibele schakelingen kunnen goedkoop op folie of papier worden geproduceerd met behulp van drukprocessen en maken futuristische ontwerpen met gebogen diodes of invoerelementen mogelijk. Dit vereist bedrukbare elektronische materialen die kunnen worden bedrukt en ondanks hun gebogen oppervlakken een hoge mate van geleidbaarheid behouden tijdens gebruik. Sommige beproefde en geteste materialen zijn onder meer organische, geleidende polymeren en nanodeeltjes gemaakt van geleidende oxiden (TCO's). Onderzoekswetenschappers van INM – Leibniz-Institute for New Materials hebben nu de voordelen van organische en anorganische elektronische materialen gecombineerd in een nieuw type hybride inkten. Hierdoor kunnen elektronische schakelingen rechtstreeks vanuit een pen op papier worden aangebracht, bijvoorbeeld.

De ontwikkelaars demonstreren hun resultaten en de mogelijkheden die ze bieden op stand B46 in hal 2 op de Hannover Messe dit jaar als onderdeel van de toonaangevende vakbeurs Research &Technology die plaatsvindt van 25 tot 29 april.

Om hun hybride inkten te maken, de onderzoekswetenschappers bedekten nanodeeltjes gemaakt van metalen met organische, geleidende polymeren en gesuspendeerd in mengsels van water en alcohol. Deze suspensies kunnen met een pen direct op papier of folie worden aangebracht en drogen zonder verdere bewerking tot elektrische circuits.

"Elektrisch geleidende polymeren worden gebruikt in OLED's, bijvoorbeeld, die ook op flexibele substraten kunnen worden vervaardigd, " legt Tobias Kraus uit, Hoofd van de onderzoeksgroep Structuurvorming bij INM. "De combinatie van metaal en nanodeeltjes die we hier introduceren, combineert mechanische flexibiliteit met de robuustheid van een metaal en verhoogt de elektrische geleidbaarheid".

De ontwikkelaars combineren de organische polymeren met gouden of zilveren nanodeeltjes. De organische verbindingen hebben drie functies:"Enerzijds de verbindingen dienen als liganden, ervoor zorgen dat de nanodeeltjes in het vloeibare mengsel gesuspendeerd blijven; elke agglomeratie van deeltjes zou een negatief effect hebben op het drukproces. Tegelijkertijd, de organische liganden zorgen ervoor dat de nanodeeltjes een goede rangschikking hebben bij het drogen. uiteindelijk, de organische verbindingen werken als 'scharnieren':als het materiaal wordt gebogen, ze behouden de elektrische geleidbaarheid. In een laag metaaldeeltjes zonder de polymeermantel zou de elektrische geleidbaarheid snel verloren gaan wanneer het materiaal wordt gebogen, " gaat de materiaalwetenschapper Kraus verder. Door de combinatie van beide materialen, wanneer gebogen, de elektrische geleidbaarheid is al met al groter dan in een laag die puur uit geleidend polymeer bestaat of een laag die puur uit metalen nanodeeltjes bestaat.

"Metalen nanodeeltjes met liganden worden tegenwoordig al geprint om elektronica te vormen, " legt de fysisch chemicus Kraus uit, eraan toevoegend dat de schelpen meestal moesten worden verwijderd door een sinterproces omdat, terwijl ze aan de ene kant de rangschikking van de nanodeeltjes controleren, anderzijds, ze zijn niet geleidend. Hij voegde eraan toe dat dit bij temperatuurgevoelige dragermaterialen zoals papier of polymeerfilms moeilijk was, omdat deze tijdens het sinterproces zouden worden beschadigd. Kraus vat de resultaten van zijn onderzoek samen, gezegde, "Onze nieuwe hybride inkten zijn geleidend zodra ze zijn opgedroogd, zijn mechanisch bijzonder flexibel en hoeven niet te worden gesinterd".

INM doet onderzoek en ontwikkeling om nieuwe materialen te creëren – voor vandaag, morgen en daarna. Chemici, natuurkundigen, biologen, materiaalwetenschappers en ingenieurs werken samen om zich te concentreren op deze essentiële vragen:welke materiaaleigenschappen zijn nieuw, hoe kunnen ze worden onderzocht en hoe kunnen ze in de toekomst op maat worden gemaakt voor industriële toepassingen? Vier onderzoekslijnen bepalen de huidige ontwikkelingen bij INM:Nieuwe materialen voor energietoepassing, nieuwe concepten voor medische oppervlakken, nieuwe oppervlaktematerialen voor tribologische systemen en nanoveiligheid en nanobio. Onderzoek bij INM wordt uitgevoerd op drie gebieden:nanocomposiettechnologie, Interfacematerialen, en bio-interfaces.