{"id":170431,"date":"2019-04-28T14:14:16","date_gmt":"2019-04-28T12:14:16","guid":{"rendered":"https:\/\/innovationorigins.com\/?p=170431"},"modified":"2019-04-28T14:14:16","modified_gmt":"2019-04-28T12:14:16","slug":"3d-druck-biegsame-schaltkreise","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/de\/3d-druck-biegsame-schaltkreise\/","title":{"rendered":"Neues f\u00fcr den 3D-Druck: Biegsame Schaltkreise"},"content":{"rendered":"

Ersatzteile f\u00fcr das Auto, K\u00fcchenutensilien, Essen und sogar menschliche Organe \u2013 es gibt kaum noch etwas, das nicht mit einem 3D-Drucker hergestellt werden kann. Ein Forscher-Team der Universit\u00e4t Hamburg<\/a> und DESY<\/a> hat jetzt ein neues Verfahren entwickelt, transparente und mechanisch flexible elektronische Schaltkreise mit dem 3D-Drucker zu produzieren. Die Elektronik besteht hier \u201eaus einem Geflecht von Silber-Nanodr\u00e4hten, die sich in einer Suspension<\/a> drucken und in verschiedene flexible und durchsichtige Kunststoffe (Polymere) einbetten lassen.\u201c<\/p>\n

Mir dieser Technik k\u00f6nnen verschiedenste Dinge gedruckt werden, die bisher noch nicht auf diese Art hergestellt werden konnten: Leuchtdioden, Solarzellen, Werkzeuge mit integrierten Schaltkreisen oder auch ein biegsamer Kondensator. Den nahm das Team um Tomke Glier, Doktorandin der Universit\u00e4t Hamburg Department Physik Institut f\u00fcr Nanostruktur- und Festk\u00f6rperphysik CFEL<\/a>, unter anderem als Beispiel, um das Potenzial des Verfahrens zu demonstrieren.<\/p>\n

\u201e3D-druckbare Polymere f\u00fcr unterschiedliche Anwendungen zu funktionalisieren war Ziel dieser Studie\u201c, berichtet Michael R\u00fcbhausen, Physikprofessor der Universit\u00e4t Hamburg am CFEL. \u201eMit unserem neuartigen Ansatz wollen wir Elektronik in vorhandene strukturelle Einheiten integrieren und platz- und gewichtsparend Komponenten intelligenter machen.\u201c Die Wissenschaftler haben die Eigenschaften der Nanodr\u00e4hte im Polymer mit dem hellen R\u00f6ntgenlicht von DESYs Forschungslichtquelle PETRA III und anderen Messmethoden genau analysiert.<\/p>\n

Herzst\u00fcck der Technik sind Silber-Nanodr\u00e4hte, die ein leitendes Geflecht bilden<\/p><\/blockquote>\n

\u2026 erl\u00e4utert Tomke Glier. Die verwendeten Silberdr\u00e4hte sind ein paar Millionstel Millimeter dick und 10 bis 20 Tausendstel Millimeter lang. Eine detaillierte R\u00f6ntgenanalyse habe gezeigt, dass die Struktur der Nanodr\u00e4hte im Polymer nicht ver\u00e4ndert werde, schreiben die Forscher. Die Leitf\u00e4higkeit des Geflechts werde dank der Kompression durch das Polymer sogar verbessert, da sich das Polymer im Laufe des Aush\u00e4rtungsprozesses zusammenziehe. Die Silbernanodr\u00e4hte w\u00fcrden in einer Suspension auf ein Substrat aufgebracht und getrocknet.<\/p>\n

\u201eAus Kostengr\u00fcnden will man mit m\u00f6glichst wenig Nanodr\u00e4hten eine m\u00f6glichst hohe Leitf\u00e4higkeit erreichen. Au\u00dferdem erh\u00f6ht man dadurch die Transparenz des Materials\u201c, erkl\u00e4rt DESY-Forscher Stephan Roth, Leiter der Messstation P03 an der DESY-R\u00f6ntgenlichtquelle PETRA III, wo die R\u00f6ntgenuntersuchungen stattgefunden haben. \u201eSo l\u00e4sst sich Schicht f\u00fcr Schicht eine Leiterbahn oder eine leitende Fl\u00e4che herstellen.\u201c Auf diese Leiterbahnen wird dann ein flexibles Polymer aufgetragen, auf das wiederum Leiterbahnen und Kontakte gebracht werden k\u00f6nnen. \u201eJe nach Geometrie und verwendetem Material lassen sich so verschiedene elektronische Bauteile drucken.\u201c<\/p>\n

\"3D-Druck\"
Beispiel f\u00fcr einen flexiblen und transparenten Elektronikbaustein: ein biegsamer Kondensator. \u00a9 Universit\u00e4t Hamburg, Tomke Glier<\/figcaption><\/figure>\n

Wie gut h\u00e4lt das Drahtgeflecht beim Biegen zusammen?<\/h3>\n

F\u00fcr ihre im Wissenschaftsjournal Scientific Reports<\/a> ver\u00f6ffentlichte Arbeit \u201eFunctional Printing of Conductive Silver-Nanowire Photopolymer Composites\u201c produzierten die Forscher einen biegsamen Kondensator. \u201eWir haben im Labor die einzelnen Arbeitsschritte noch in einem Schichtverfahren gemacht, in der Praxis k\u00f6nnen sie sp\u00e4ter jedoch komplett von einem 3D-Drucker \u00fcbernommen werden\u201c, sagt Glier. R\u00fcbhausen erg\u00e4nzt: \u201eWesentlich hierf\u00fcr ist aber auch noch die Weiterentwicklung der konventionellen 3D-Drucktechnik, die in der Regel f\u00fcr einzelne Drucktinten optimiert ist. Bei Inkjet-basierten Verfahren k\u00f6nnten die Druckd\u00fcsen durch die Nanostrukturen verstopfen.”<\/p>\n

Als N\u00e4chstes wollen die Forscher nun \u00fcberpr\u00fcfen, wie sich die Struktur der Leiterbahnen aus Nanodr\u00e4hten unter mechanischer Belastung \u00e4ndert. \u201eWie gut h\u00e4lt das Drahtgeflecht beim Biegen zusammen? Wie stabil bleibt das Polymer?\u201c, nennt Roth typische Fragestellungen. \u201eDaf\u00fcr ist die Untersuchung mit R\u00f6ntgenstrahlung sehr gut geeignet, weil wir nur damit in das Material hineinschauen und so die Leiterbahnen und -fl\u00e4chen der Nanodr\u00e4hte analysieren k\u00f6nnen.\u201c<\/p>\n

An der Arbeit waren Forscherinnen und Forscher der Universit\u00e4t Hamburg, der K\u00f6niglich-Technischen Hochschule Stockholm, des Wallenberg-Zentrums f\u00fcr Holzwissenschaft in Stockholm, des Hamburger Max-Planck-Instituts f\u00fcr Struktur und Dynamik der Materie und von DESY beteiligt.<\/p>\n

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