Neue Materialkombination für moderne Bedienelemente mit elastischen Schaltkreisen

Photochemische Metallisierung auf Silikonfolie

19.04.2016 - Deutschland

Industrie- und Produktdesigner haben ein großes Interesse daran, auch auf geformten Oberflächen von elektronischen Geräten elektrische Schaltungen anzubringen, wie zum Beispiel Anzeige- oder Bedien-Elemente. Nun ist man im Bereich Optische Materialien des INM – Leibniz-Institut für neue Materialien diesem Wunsch einen Schritt näher gekommen: Den Forschern ist es gelungen, elektrische Leiterbahnen auf dünnen, elastischen Folien aus Silikon herzustellen. Sie sind relativ unempfindlich gegenüber Stauchungen und Dehnungen. Dadurch können sich elektrische Schaltkreise an die Krümmungen der Geräte anpassen.

So können in Zukunft zum Beispiel ergonomisch geformte Griffe von Elektrokleingeräten und Haushaltsgeräte oder Konsolenelemente mit berührungsempfindlichen Displays und Bedienfeldern versehen werden. Gesten wie Antippen oder Wischen funktionieren dann immer noch verlässlich, obwohl die Oberfläche nicht eben ist. Damit würden herkömmliche Knöpfe, Taster oder Schalter zukünftig verzichtbar. Ihre Ergebnisse und Möglichkeiten zeigen die Entwickler auf der diesjährigen Hannover Messe.

Die Möglichkeit einer solchen elektronischen Verschaltung auf elastischem Material haben die Forscher jetzt durch die sogenannte Photochemische Metallisierung auf Silikonfolie verwirklicht. Dabei wandeln sich farblose Silber-Verbindungen mithilfe einer photoaktiven Schicht beim Einwirken von UV-Licht in elektrisch leitendes Silber um. „Zuerst werden die Silikonfolien mit einer photoaktiven Schicht aus Metalloxid-Nanopartikeln überzogen. Anschließend bringen wir eine speziell entwickelte Flüssigkeit auf, die farblose Silber-Ionen enthält“, erklärt Peter William de Oliveira, Leiter des Programmbereichs Optische Materialien. Durch die Bestrahlung dieser Schichtfolge mit UV-Licht zersetzt sich die Silberverbindung an der photoaktiven Schicht und die Silberionen werden zu metallischem, elektrisch leitendem Silber reduziert.

Durch beliebige Raster lässt sich die UV-Belichtung steuern: Dann werden Bahnen oder andere Strukturen auf dem Trägermaterial, der Silikonfolie, zu Silber reduziert. So lassen sich sehr schmale Leiterbahnen in Breiten von wenigen Mikrometern auf Silikonfolie herstellen. Die elektronische Verschaltung erscheint dann für den Betrachter durchsichtig.

Bisher gelang es den Forschern, diese neue Materialkombination im Laborformat, postkartengroß zu fertigen. Zukünftig wollen die Entwickler das Herstellungsprinzip in Kooperation mit interessierten Industriepartnern auf ein Rolle-zu-Rolle-Verfahren ausweiten. Dann werde eine schnelle, kostengünstige und umweltfreundliche Herstellung auch im Großformat möglich.

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