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05.08.2015 | Werkstofftechnik | Im Fokus | Onlineartikel

Strukturierte Nanokomposite

Autor:
Dieter Beste

Hochempfindliche Diagnostik in der Medizintechnik, leuchtende Polymere, biegsame Dünnschicht-Solarzellen, flexible Displays oder druckbare Elektronik – sie alle basieren auf funktionellen Kompositen. Aber diese Materialien müssen geeignete Strukturen auf der Nanometer-Ebene enthalten, um ihre Funktion optimal zu erfüllen.

An der Synthese und Analyse definiert strukturierter Komposite arbeitet das Leibniz-Institut für Neue Materialien (INM) in Saarbrücken. Neue Herstellungsmethoden und die Analyse-Kompetenz am INM erlauben es den Wissenschaftlern, Nanopartikel in Beschichtungen, an Grenzflächen und auf Oberflächen kontrolliert nach Bedarf anzuordnen. So ist es offenbar möglich, durch Selbstanordnung und Template die Lage jedes einzelnen Nanopartikels exakt festzulegen, Nanopartikel an Grenzflächen kontrolliert anzuhäufen, anisotrope Partikel in Vorzugsrichtungen aufzureihen und Partikel-Cluster oder Partikel-Netzwerke in Kompositen zu erzeugen. In druckbaren Tinten können die Entwickler nach eigenen Angaben die chemische Zusammensetzung der Nanopartikel, Partikel-Geometrie, Agglomeration, Viskosität, Oberflächenspannung und Benetzungsvermögen je nach Bedarf passgenau einstellen.

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„Wir stellen über chemische Synthesen metallische, oxidische oder Halbleiter-Nanopartikel her und betten sie in Polymere ein“, sagt Tobias Kraus, Leiter des Programmbereichs Strukturbildung. „Dabei kontrollieren und beobachten wir sehr genau, wie sich die Partikel im Material verteilen. Mit maßgeschneiderten Nassbeschichtungs- und Druckverfahren und Methoden der Selbstanordnung können diese funktionellen Komposite dann im Labormaßstab als dünne Filme oder Volumenkörper gefertigt und in Bauteile integriert werden.“

Druckbare Leuchtpartikel

Neben der Weiterentwicklung in der Forschung will das INM seine Kompetenz nun verstärkt auch in die Produktentwicklung zusammen mit Industriepartnern einbringen. Auf der Hannover-Messe präsentierte das INM im Frühjahr eine neue Methode, mit der die Forscher die im „Gerthsen Physik“ auf Seite 907 beschriebene Elektrolumineszenz auf großen, gebogenen Oberflächen kostengünstig ermöglichen. Dabei werden spezielle Nanopartikel, sogenannte Phosphore, in einem elektrischen Feld zum Leuchten angeregt. Sowohl die Phosphore als lichtemittierende Schicht als auch alle anderen Bestandteile des Ausstellungsobjekts erzeugten die Saarbrücker über nasschemische, druckbare Verfahren.

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