Leitfähige Nano-Tinten für gedruckte Elektronik

Leverkusen, 17. Februar 2010 – Auf der Nanotech, der weltweit führenden Messe für die Nanotechnologie in Tokio, stellt Bayer MaterialScience die beiden leitfähigen Tinten BayInk® TP S und BayInk® TP CNT vor, die vor allem für den Einsatz im Zukunftsmarkt „gedruckte Elektronik“ entwickelt wurden. Die neuen Tinten haften ausgezeichnet sowohl auf Kunststofffolien und anderen biegsamen Untergründen als auch auf Glas, Silizium und Indium-Zinnoxid (ITO). Sie bilden dort mechanisch sehr stabile Strukturen. „Damit sind sie ideal dazu geeignet, das Konzept einer flexiblen und preiswerten Elektronik zu unterstützen. Darüber hinaus haben sie das Potenzial zum Einsatz in konventionellen elektronischen Bauelementen, wo sie prozesstechnisch aufwändige Metallisierungen ersetzen können“, sagt Dr. Daniel Rudhardt, globaler Leiter der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten für leitfähige Materialien für druckbare Elektronikanwendungen bei Bayer MaterialScience.

Bislang gibt es erst wenige Anwendungsbeispiele für die Erzeugung elektronischer Schaltungen mit Hilfe verdruckbarer Tinten. So wird die Technologie etwa bei der Herstellung von Funketiketten – RFID-Chips – oder bestimmter Foliendisplays eingesetzt. Doch Experten bescheinigen der gedruckten Elektronik ein großes Marktpotenzial und erwarten, dass sie sich rasch verbreiten wird. Künftige Einsatzgebiete könnten zum Beispiel E-Books oder rollbare Bildschirme sein, aber auch elektrisch leitende Strukturen im Automobil, wie beispielsweise integrierte Empfangsantennen für Navigationssysteme. „Wir sind offen für Entwicklungspartnerschaften auf allen Stufen der Wertschöpfungskette“, betont Rudhardt.

Die neuen wässrigen Produkte verdanken ihre vorteilhaften Eigenschaften dem Zusatz von Nanoteilchen. So enthält BayInk® TP CNT Kohlenstoff-Nanoröhrchen (carbon nanotubes, CNT) der Marke Baytubes®. Diese umweltfreundliche Tinte ermöglicht es, mit nahezu allen gängigen Druckverfahren – vom Inkjet über Tiefdruck bis hin zum Siebdruck – Schalter und andere elektronische Elemente mit Leitfähigkeiten bis zu 5.000 S/m zu erzeugen. Auf ein Nachsintern kann dabei gänzlich verzichtet werden. Dies bedeutet nicht nur eine Energieersparnis, sondern ist auch ein entscheidender Pluspunkt für den Einsatz auf temperaturempfindlichen Substraten.

Bei der Entwicklung von Drucktinten auf Basis von CNT arbeitet Bayer MaterialScience im Rahmen des Projekts „CarboInk“ der Innovationsallianz Carbon Nanotubes (Inno.CNT) eng mit anderen Industrieunternehmen und Forschungseinrichtungen zusammen. „Es ist unser Ziel, die Herstellung druckbarer, dünner und preisgünstiger Leiterbahnen unter Verwendung verdruckbarer Tinten auf CNT-Basis zu unterstützen“, erläutert Rudhardt, der auch Leiter dieses vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekts ist.

BayInk® TP S basiert auf Nanopartikeln aus Silber. Mit der Dispersion lassen sich unter anderem mittels Tintenstrahldruck (Inkjet) Leiterbahnen und Schaltungen erzeugen, wobei das hier notwendige Nachsintern bereits bei Temperaturen von unter 140°C erfolgen kann. Dabei wird eine hohe Leitfähigkeit erzielt, die je nach Sinterbedingungen bis zu 35 Prozent derjenigen von massivem Silber beträgt.

Dass die Größe der Silberpartikel in BayInk® TP S im Nanometer-Bereich liegt, erleichtert ihr Aufschmelzen beim Sintern, so dass sich mit dieser Tinte schon bei niedrigen Temperaturen leitfähigere Strukturen als etwa mit konventionellen silberhaltigen Siebdruckpasten erzeugen lassen. Außerdem kann mit BayInk® TP S sogar eine Druckauflösung deutlich unterhalb von 50 Mikrometern erreicht werden. Dabei ist die Auflösung nur durch das Druckverfahren und nicht durch die Tinte selbst bestimmt.

Für die Entwicklung der leitfähigen Tinten kam den Experten von Bayer MaterialScience zugute, dass sie inzwischen ein umfangreiches Know-how auf dem Gebiet der Dispergierung von Nanopartikeln in wässrigen Medien gewonnen haben. Die Herausforderung besteht darin, die Partikel mit relativ geringen Mengen an Additiven zu stabilisieren. Ein hoher Anteil von Emulgatoren würde die Leitfähigkeit der gedruckten Elektronik nämlich deutlich verringern. Außerdem erlauben es die neuen Prozesse, die jeweiligen Nano-Tinten auch in größeren Mengen bei gleichbleibender Qualität herzustellen.

Über Bayer MaterialScience
Mit einem Umsatz von 9,7 Milliarden Euro im Jahr 2008 gehört Bayer MaterialScience zu den weltweit größten Polymer-Unternehmen. Geschäftsschwerpunkte sind die Herstellung von Hightech-Polymerwerkstoffen und die Entwicklung innovativer Lösungen für Produkte, die in vielen Bereichen des täglichen Lebens Verwendung finden. Die wichtigsten Abnehmerbranchen sind die Automobilindustrie, die Elektro-/Elektronik-Branche sowie die Bau-, Sport- und Freizeitartikelindustrie. Bayer MaterialScience produziert an 30 Standorten rund um den Globus und beschäftigte Ende 2008 rund 15.100 Mitarbeiter. Bayer MaterialScience ist ein Unternehmen des Bayer-Konzerns.

Mehr Informationen finden Sie unter www.bayermaterialscience.de,  www.baytubes.de  und www.inno-cnt.de 

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