Flexible Folien für Einsatz in Medizin und Kleidung

Die Entwicklung von dehnbaren, leitfähigen Materialien eröffnet die Möglichkeit der einfachen Integration elektronischer, multifunktioneller Sensorsysteme beispielsweise in Kleidung oder auf dreidimensionalen Oberflächen von Maschinen, menschlicher Haut oder Kunststoff. Mit dieser Tinte konnten leitfähige und zugleich dehnbare Leiterbahnen auf Folien per Siebdruck hergestellt werden. Diese Leiterbahnen sind bis zu 200 Prozent dehnbar.

Ein Team des Lehrstuhls für Chemie der Kunststoffe der Montanuniversität Leoben und des Erich-Schmid-Instituts für Materialwissenschaft der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ESI) forscht gemeinsam mit Partnern aus Wissenschaft und Industrie an der Entwicklung von Tinten und Pasten für elastische Folien. Die Ergebnisse wurden nun im renommierten „Journal Chemistry of Materials“ (Impact Factor 9,6) inkl. Coverfoto veröffentlicht.

Die Entwicklung von dehnbaren, leitfähigen Materialien eröffnet die Möglichkeit der einfachen Integration elektronischer, multifunktioneller Sensorsysteme beispielsweise in Kleidung oder auf dreidimensionalen Oberflächen von Maschinen, menschlicher Haut oder Kunststoff. In dem Artikel „Self-Reducing Silver Ink on Polyurethane Elastomer for the Manufacturing of Thin and Highly Stretchable Electrical Circuits“ präsentiert das Team seine Ergebnisse zur Entwicklung einer Tinte basierend auf komplexierten Silberverbindungen.

„Mit dieser Tinte konnten leitfähige und zugleich dehnbare Leiterbahnen auf Folien per Siebdruck hergestellt werden. Die Leiterbahnen sind bis zu 200 Prozent dehnbar – das ist beispiellos für solche Materialien“, erläutert Univ.-Prof. Dr. Thomas Grießer. Im Vergleich zu kommerziellen dehnbaren Siebdrucktinten erwies sich das entwickelte System auch bei zyklischen Belastungen als überlegen. Daraus ergibt sich eine Vielzahl von Anwendungsgebieten: „Es wäre zum Beispiel ein ideales Material zum Einsatz in künstlicher Haut von Prothesen oder Robotern“, skizziert Grießer. Auch die Verwendung in „intelligenter“ Kleidung zur Überwachung der Körperfunktionen wäre denkbar.

Die Forschungen wurden im Rahmen des Projektes CELCOS durchgeführt, das vom Bundesministerium für Innovation und Technologie im Rahmen des FFG-Programmes „Produktion der Zukunft“ gefördert wurde. Ziel war es, neue Methoden für die Herstellung metallischer Nanopartikel ohne den Bedarf an toxischen Chemikalien in einer elastomeren Matrix zu entwickeln. Die metallischen Nanopartikel werden durch Selbstreduktion eines in Lösung stabilen Silber-Komplexes hergestellt. Auf Basis dieses Komplexes wurden Pasten und Tinten entwickelt, die auf großen Flächen mittels Siebdruck strukturiert aufgebracht werden können. In Zusammenarbeit mit Joanneum Research Weiz, AT&S und Human Research konnte so bereits ein Sensorpflaster für die Überwachung und Detektion der Herz- und Atmungsaktivität entwickelt werden.

Link zum Interview: https://commulity.unileoben.ac.at/detail/flexible-folien-fuer-medizin-und-kleidu…

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Thomas Grießer
Lehrstuhl für Chemie der Kunststoffe an der Montanuniversität Leoben, Austria
E-Mail: thomas.griesser@unileoben.ac.at
Tel.: +43 3842 402 2358

Originalpublikation:

Das Paper kann unter folgendem Link https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemmater.0c04025 abgerufen werden.