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Sonntag, 28.05.2017
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Touchscreen aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen

Nanotechnologie liefert Alternative zu knappem Touchscreen-Rohstoff Indium

Touchscreens sind „in“. Noch hat die Technik allerdings ihren Preis: Die Bildschirme enthalten seltene und teure Elemente. Doch jetzt haben Forscher ein alternatives Display aus erneuerbaren, preisgünstigen und weltweit verfügbaren Rohstoffen entwickelt: aus PET und Kohlenstoff. Den ersten dieser Kohlenstoff-Nanoröhrchen basierenden Touchscreens stellen die Wissenschaftler Anfang Februar auf der Messe „nano tech“ in Tokio vor.
Touchscreen

Touchscreen

Eine leichte Berührung mit den Fingerspitzen genügt: Auf Touchscreens kann man mühelos schreiben, navigieren, Menüfenster öffnen oder Bilder drehen. Innerhalb von Sekundenbruchteilen wird die Berührung umgesetzt in Steuerbefehle, die ein Computer versteht. Auf den ersten Blick grenzt die Technik an ein Wunder. Tatsächlich ist 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.

Alternative zu knappem Rohstoff Indium gesucht


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 so genannten „strategischen Metallen“. Die Industrie ist daher stark an ITO-Alternativen interessiert, die ähnlich leistungsfähig sind. Forschern des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung IPA ist es jetzt tatsächlich gelungen ein neues Elektrodenmaterial zu entwickeln, das ITO ebenbürtig und dazu noch deutlich billiger ist.

Hauptbestandteile sind Kohlenstoff- Nanoröhrchen und preiswerte Polymere. Die neue Elektrodenfolie ist aus zwei Schichten aufgebaut: Da ist einmal der Träger, 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.


Nanoröhrchen machen Polymer stabil


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 die Kohlenstoff-Nanoröhrchen 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. So bleibt die Schicht lange haltbar.

„Zwar ist der elektrische Widerstand unserer Schicht etwas größer als der von ITO“, räumt Ivica Kolaric vom IPA ein. „Doch für eine Anwendung in elektrischen Geräten reicht das allemal.“ Die Vorzüge sind dagegen fast unschlagbar: Kohlenstoff ist nicht nur kostengünstig und überall auf der Welt zu haben, sondern zugleich eine erneuerbare Ressource, die man beispielsweise aus Holz gewinnen kann.

Als flexible Folie auch für Photovoltaik einsetzbar


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 IPA
bereits. Dort können die Forscher die Folie für verschiedene Einsatzgebiete optimieren.
(Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung, 25.01.2011 - NPO)
 
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