Revolutionäre elektronische Tinte: Geräte aus Hart und Weich!

Revolutionäre elektronische Tinte: Geräte aus Hart und Weich!

Owen, Deutschland - Forschern ist es gelungen, eine bahnbrechende Art von „elektronischer Tinte“ zu entwickeln, die es ermöglicht, elektronische Schaltkreise zu drucken, die ihre Steifigkeit verändern können. Diese neue Technologie könnte die Grundlage für die Entwicklung innovativer Geräte bilden, die je nach Nutzung zwischen starren und weichen Formen wechseln. Laut Live Science beinhaltet die Tinte eine Kombination aus Gallium, einem Metall, das bei Raumtemperatur fest ist, aber knapp unter der Körpertemperatur schmilzt (98,6 °F / 37 °C), und einem polymerbasierten Lösungsmittel, das sich bei sanfter Erwärmung zersetzt.

Das Ergebnis dieser Forschungsarbeit ist eine stabile, druckbare Substanz, die bei Wärme leitfähig wird. Sie kann sowohl plastische als auch gummiartige Eigenschaften annehmen. Dies eröffnet neue Möglichkeiten für medizinische Geräte, flexible Robotik und persönliche Elektronik. Jae-Woong Jeong, Mitautor der Studie und Professor für Elektrotechnik am Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), machte deutlich, dass diese Technologie die aktuellen Einschränkungen der herkömmlichen Elektronik überwinden kann, die entweder starr wie Smartphones oder weich wie tragbare Geräte sind.

Innovative Herstellungsmethoden

Ein zentrales Element der Forschung ist der Prozess zur Dispersion mikroskopischer Galliumpartikel in einer polymeren Matrix mit Dimethylsulfoxid (DMSO). Bei sanfter Erwärmung zersetzt sich DMSO und schafft ein leicht saures Milieu, das die Oxidschicht von den Galliumpartikeln entfernt. Das ermöglicht es den Partikeln zu schmelzen und leitfähige Netzwerke zu bilden. Die neue Tinte kann Merkmale drucken, die nur 50 Mikrometer groß sind und verändert ihre Eigenschaften bis zu einem Steifigkeitsänderungsverhältnis von 1.465, wie Instockin berichtet.

Zusätzlich zur vielversprechenden Anwendung für die Herstellung von Schaltkreisen, die zwischen hart und weich wechseln können, wurde die Tinte auch für Multilayer-Schaltungen entwickelt. Diese neue Methode könnte die Entwicklung von Geräten revolutionieren, die sich bei unterschiedlichen Bedingungen anpassen können, wodurch eine Vielzahl von Möglichkeiten für Verschleiß, medizinische Anwendungen und Robotik entstehen.

Praktische Anwendungen

Die Forscher haben bereits zwei funktionierende Prototypen entwickelt. Ein tragbares Gesundheitsgerät bleibt bei Raumtemperatur starr und wird weich, wenn es Hautkontakt hat. Ein weiteres Beispiel ist ein flexibles Gehirnimplantat, das bei der Operation starr bleibt und sich im Gehirn erweicht, um Irritationen und Entzündungen zu minimieren. Diese Anwendungen verdeutlichen das Potenzial der innovativen Tinte, sowohl die Sicherheit als auch das Wohlbefinden der Benutzer zu verbessern.

Durch die Möglichkeit, diese Tinte mit gängigen Fertigungstechniken wie Siebdruck und Tauchbeschichtung zu verwenden, wird auch der Weg für zukünftige großflächige und 3D-gedruckte Elektronikgeräte geebnet. Die erfolgreiche Entwicklung dieser Technologie zeigt, dass es möglich ist, die Herausforderungen beim Drucken mit flüssigem Metall durch neue, kreative Ansätze zu überwinden.