Forskare vid INM har kombinerat fördelarna med organiska och oorganiska elektroniska material i en ny typ av hybridfärger. Detta gör att elektroniska kretsar kan appliceras på papper direkt från en penna, till exempel.

Framtidens elektronik kommer att tryckas. Flexibla kretsar kan produceras billigt på folie eller papper med hjälp av tryckprocesser och tillåta futuristiska mönster med krökta dioder eller inmatningselement. Detta kräver utskrivbart elektroniskt material som kan skrivas ut och bibehåller en hög nivå av ledningsförmåga under användning trots sina krökta ytor. Vissa beprövade material inkluderar ekologiska, ledande polymerer och nanopartiklar gjorda av ledande oxider (TCO). Forskare vid INM – Leibniz-Institute for New Materials har nu kombinerat fördelarna med organiska och oorganiska elektroniska material i en ny typ av hybridbläck. Detta gör att elektroniska kretsar kan appliceras på papper direkt från en penna, till exempel.

Utvecklarna kommer att demonstrera sina resultat och möjligheterna de erbjuder på monter B46 i hall 2 på årets Hannover -mässa som en del av den ledande mässan Research &Technology som äger rum 25-29 april.

För att skapa sina hybridbläck, forskarna belade nanopartiklar gjorda av metaller med organiska, ledande polymerer och suspenderade dem i blandningar av vatten och alkohol. Dessa suspensioner kan appliceras direkt på papper eller folie med hjälp av en penna och de torkar utan ytterligare bearbetning för att bilda elektriska kretsar.

"Elektriskt ledande polymerer används i OLED, till exempel, som också kan tillverkas på flexibla underlag, " förklarar Tobias Kraus, Chef för forskargruppen Structure Formation vid INM. "Kombinationen av metall och nanopartiklar som vi introducerar här kombinerar mekanisk flexibilitet med metallens robusthet och ökar den elektriska konduktiviteten".

Utvecklarna kombinerar de organiska polymererna med guld- eller silvernanopartiklar. De organiska föreningarna har tre funktioner:"Å ena sidan, föreningarna fungerar som ligander, säkerställa att nanopartiklarna förblir suspenderade i den flytande blandningen; varje agglomerering av partiklar skulle ha en negativ effekt på tryckprocessen. Samtidigt, de organiska liganderna säkerställer att nanopartiklarna har ett bra arrangemang vid torkning. I sista hand, de organiska föreningarna fungerar som "gångjärn":om materialet är böjt, de bibehåller den elektriska ledningsförmågan. I ett lager av metallpartiklar utan polymermanteln skulle den elektriska konduktiviteten snabbt gå förlorad när materialet böjs, " fortsätter materialvetaren Kraus. På grund av kombinationen av båda materialen, när böjd, den elektriska konduktiviteten är överlag allt större än i ett skikt som är tillverkat rent av ledande polymer eller ett skikt som är rent av metallnanopartiklar.

"Metalnanopartiklar med ligander är redan tryckta för att bilda elektronik idag, " förklarar den fysikaliska kemisten Kraus, tillägger att skalen mestadels måste avlägsnas genom en sintringsprocess eftersom, medan de å ena sidan kontrollerar arrangemanget av nanopartiklarna, å andra sidan, de är inte ledande. Han tillade att detta var svårt för bärarmaterial som är känsliga för temperatur såsom papper eller polymerfilmer eftersom dessa skulle skadas under sintringsprocessen. Kraus sammanfattar resultaten av sin forskning, ordspråk, "Våra nya hybridbläck är ledande så fort de har torkat samt är särskilt mekaniskt flexibla och de kräver inte sintring".

INM bedriver forskning och utveckling för att skapa nya material – för idag, imorgon och därefter. Apotek, fysiker, biologer, materialvetare och ingenjörer går samman för att fokusera på dessa viktiga frågor:Vilka materialegenskaper är nya, hur kan de undersökas och hur kan de skräddarsys för industriella tillämpningar i framtiden? Fyra forskningsinriktningar avgör den aktuella utvecklingen vid INM:Nya material för energitillämpning, nya koncept för medicinska ytor, nya ytmaterial för tribologiska system och nanosäkerhet och nano bio. Forskningen vid INM bedrivs inom tre områden:Nanocomposite Technology, Gränssnittsmaterial, och biogränssnitt.