Forschung Touchscreen aus Kohlenstoff

Touchscreens sind »in«. Noch hat die Technik allerdings ihren Preis: Die kleinen Bildschirme enthalten seltene und teure Elemente. Fraunhofer-Forscher entwickeln daher ein alternatives Display aus erneuerbaren, preisgünstigen und weltweit verfügbaren Rohstoffen.

Touchscreens sind »in«. Doch die Bildschirme enthalten seltene und teure Elemente. Fraunhofer-Forscher entwickeln deshalb ein alternatives Display aus erneuerbaren Rohstoffen, die Carbon-Nanotubes enthalten.

Auf den ersten Blick wirken Touchscreens wie ein Wunder. Tatsächlich sind sie wenig mysteriös: Unter der Glasoberfläche des Displays befindet sich eine hauchdünne Elektrode aus Indium-Zinn-Oxid, kurz ITO. Das Material ist für den Einsatz in Touchscreens geradezu ideal: Es leitet geringe Ströme hervorragend und lässt die Farben des Displays ungehindert passieren. Doch es gibt ein Problem: Weltweit gibt es nur wenige Indium-Vorkommen. Auf lange Sicht fürchten die Elektrogerätehersteller, vom Preisdiktat der Anbieter abhängig zu werden. Indium zählt man daher zu den sogenannten »strategischen Metallen«.

Die Industrie ist daher stark an ITO-Alternativen interessiert, die ähnlich leistungsfähig sind. Fraunhofer-Forschern ist es jetzt gelungen, ein neues Elektrodenmaterial zu entwickeln, das ITO ebenbürtig und dazu noch deutlich billiger ist. Hauptbestandteile sind Kohlenstoff-Nanoröhrchen, Carbon-Nanotubes und preiswerte Polymere. Die neue Elektrodenfolie ist aus zwei Schichten aufgebaut: Der Träger ist eine dünne Folie aus dem preisgünstigen Plastikflaschenkunststoff Polyethylenterephthalat, PET. Dazu kommt eine Mischung aus Carbon-Nanotubes und elektrisch leitenden Polymeren, die als Lösung auf das PET aufgetragen wird und beim Trocknen einen dünnen Film bildet.

Verglichen mit ITO waren derartige Kunststoffverbünde bislang nicht besonders haltbar. Feuchtigkeit, Druck oder UV-Licht setzten den Polymeren zu. Die Schichten wurden mürbe und versagten. Erst Carbon-Nanotubes haben sie stabil gemacht: Die Kohlenstoffröhrchen härten auf dem PET zu einem stabilen Netzwerk aus, in dem sich die elektrisch leitfähigen Polymere fest verankern können.

Anwendungen für die neue Technik gibt es viele: Die Folie ist flexibel und lässt sich daher vielseitig einsetzen. »Man könnte daraus sogar Photovoltaikfolie herstellen, um gewellte Dächer oder andere unebene Strukturen zu verkleiden«, resümiert Kolaric. Eine Pilotfertigung gibt es am Fraunhofer-Institut IPA bereits. Dort können die Forscher die Folie für verschiedene Einsatzgebiete optimieren.