Linköping University
»Zweites Bein« für die gedruckte Elektronik gefunden
Weil bislang ein geeignetes n-leitendes Polymer fehlte, konnte man bei der Entwicklung von gedruckter Elektronik sozusagen nur auf einem Bein laufen. Forschende der Linköping University wollen nun dieses zweite Bein gefunden haben.
Heutzutage ist das am häufigsten verwendete leitende Polymer das p-leitende PEDOT:PSS (Poly-3,4-ethylendioxythiophen):Polystyrolsulfonat). Es besticht durch seine hohe elektrische Leitfähigkeit, seine hohe Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse und vor allem durch seine kommerzielle Verfügbarkeit als wässrige Lösung. Allerdings benötigen viele elektronische Komponenten eine Kombination aus p- und n-leitenden Bauelementen, um zu funktionieren. Bislang gab es kein n-leitendes Äquivalent zu PEDOT:PSS.
Gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen aus den USA und Südkorea haben Forscher der Universität Linköping nun eine gut n-leitende Polymer-Tinte entwickelt, die auch an Luft und bei hohen Temperaturen stabil ist. Diese neue Polymerformulierung ist als BBL:PEI (Poly(Benzimidazobenzophenanthroline):Poly(ethyleneimine)) bekannt.
»Dies ist ein bedeutender Fortschritt, der die nächste Generation gedruckter elektronischer Komponenten ermöglicht«, betont Simone Fabiano, Senior Lecturer in der Abteilung für Wissenschaft und Technologie an der Universität Linköping. »Weil ein geeignetes n-leitendes Polymer bisher fehlte, konnte man bei der Entwicklung funktionaler elektronischer Komponenten nur auf einem Bein laufen. Jetzt können wir das zweite Bein zur Verfügung stellen.«
»Die Kombination beider Tinten eröffnet neue Möglichkeiten bei der Entwicklung stabiler und effizienter elektronischer Schaltungen«, ergänzt Chi-Yuan Yang, Postdoktorand an der Universität und einer der Hauptautoren der Arbeit.
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Kostengünstig und einfach
Das neue n-leitende Material liegt als in Ethanol gelöste Tinte vor. Diese lässt sich einfach auf eine Oberfläche aufsprühen, sodass sich organischen elektronischen Komponenten einfacher und kostengünstiger herstellen lassen. Außerdem ist die Tinte umweltfreundlicher als viele andere organische n-leitende Materialien, die derzeit entwickelt werden und gesundheitsgefährdende Lösungsmittel enthalten. Simone Fabiano glaubt, dass die Technologie reif für den Serieneinsatz ist.
"Die großtechnische Anwendung ist bereits möglich«, glaubt Simone Fabiano. »Wir erwarten, dass BBL:PEI die gleiche Bedeutung wie PEDOT:PSS haben wird. Gleichzeitig bleibt noch viel zu tun, um die Tinte an verschiedene Verfahren anzupassen, und wir müssen mehr über das Material lernen.«
Originalpublikation
Chi-Yuan Yang, et al., A high-conductivity n-type polymeric ink for printed electronics, Nature Communications 2021 doi: 10.1038/s41467-021-22528-y
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