MMaterialNews vom 16.06.2010

Leitfähige Polymeroberflächen durch Kohlenstoff-Nanoröhren

Ein am Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS Dresden neu entwickeltes Verfahren ermöglicht es, Polymere bereits bei der Herstellung in einem Formwerkzeug mit einer leitfähigen, antistatischen Oberfläche zu versehen.
Durch einen einfachen Prozessschritt wird dabei ein hochleitfähiges Netzwerk aus Kohlenstoffnanoröhren (CNTs) in die obersten Nanometer der Polymeroberfläche integriert. Das Verfahren ist äußerst kostengünstig und technisch einfach zu realisieren. Es kann auch in bereits bestehende Fertigungsanlagen integriert werden. Das Verfahren wurde auf der Messe O&S vom 8. - 10. Juni 2010 in Stuttgart erstmalig vorgestellt.

Gegenüber herkömmlichen Leitadditiven, die dem Bulk-Polymer zugemischt werden, sind die Materialkosten sehr gering, da nur eine wenige Nanometer dicke CNT-Schicht benötigt wird. Um 1 m² Oberfläche mit einer 50 nm dicken CNT-Schicht zu versehen, werden nur wenige Milligramm CNTs benötigt.

Die Materialersparnis hat neben dem geringen Preis den Vorteil, dass die mechanischen und optischen Eigenschaften des Polymers nahezu unverändert bleiben. Des Weiteren sind auch die erreichbaren Leitfähigkeiten als Vorteil zu sehen. Ab einer Leitfähigkeit von 10-9 S gilt ein Material als nicht elektrostatisch aufladbar und die mit diesem Verfahren erreichbaren Leitfähigkeiten liegen im Bereich von 10-3 S, um Größenordungen höher. Durch die erreichbare Transparenz und die hohe Flexibilität des Netzwerkes sind die CNTs auch als transparente Elektroden in Verbindung mit Polymerfolien für flexible optische Bauteile, wie z.B. Elektrolumineszenzfolien einsetzbar.

Quelle: Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS / IDW - 14.06.2010.

Weitere Informationen

Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS Dresden
01277 Dresden, Winterbergstr. 28

Dr. Holger Althues
Telefon: (0351) 83391 3476
Telefax: (0351) 83391 3300
E-mail: holger.althues@iws.fraunhofer.de

Recherchiert und dokumentiert von:

Dr.-Ing. Christoph Konetschny, Materialberater, Inhaber Materialsgate
Die Recherche und Aufbereitung der in diesem Dokument genannten Daten erfolgte mit größter Sorgfalt.
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Hirzel, Stuttgart
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Materialsgate Glossar

CNT
CNT steht für Carbon NanoTubes. Dies lässt sich treffend mit Kohlenstoffnanoröhren übersetzen.
Kohlenstoffnanoröhren
Kohlenstoffnanoröhren sind typische Nanomaterialien. Es handelt sich dabei um kleine dreidimensionale Strukturen mit röhrenförmiger Geometrie, die aus Kohlenstoffatomen aufgebaut sind. Die Wände von Kohlenstoffnanoröhren bestehen aus sp2-hybridisierten Kohlenstoff – analog zu Graphit und Fullerenen. Die Kohlenstoffatome generieren eine wabenartige Struktur aus Sechsecken mit jeweils drei direkten Bindungspartnern.
Nanometer
Ein Nanometer entspricht dem milliardsten Teil eines Meters (10-9 m = 1nm) – diese Dimension ist ungefähr 70.000 mal dünner als ein menschliches Haar.
Oberfläche
Unter einer Oberfläche versteht man die Fläche zwischen einer festen und einer gasförmigen Phase.
Transparenz
Die Transparenz ist eine optische Materialeigenschaft. Sie charakterisiert die Durchlässigkeit von Werkstoffen und Materialien für elektromagnetische Strahlung. Im Bereich des sichtbaren Lichtes (Wellenlängenbereich etwa 400 bis 800 nm) nutzt man auch den Begriff Durchsichtigkeit.
nm
Abkürzung für Nanometer. Ein Nanometer entspricht 10-9 Meter.