Was aussieht wie die Nahaufnahme eines Strohballens, sind tatsächlich Bausteine von Schaltkreisen für den 3D-Druck. Das Geflecht besteht aus Silber-Nanodrähten, die 0,01 bis 0,02 Millimeter lang und wenige Dutzend Nanometer (millionstel Millimeter) dick sind. Die Drähte lassen sich in einer Suspension drucken und in verschiedene flexible und durchsichtige Kunststoffe (Polymere) einbetten. Diese Technik kann zahlreiche neue Anwendungen wie etwa druckbare Leuchtdioden, Solarzellen oder Werkzeuge mit integrierten Schaltkreisen ermöglichen.

Das Forschungsteam, dass die 3D-druckbaren Schaltkreise entwickelte, untersuchte die im Polymer eingebetteten Nanodrähte unter anderem mit dem hellen Röntgenlicht von DESYs Forschungslichtquelle PETRA III. Die detaillierte Röntgenanalyse zeigte, dass die Struktur der Nanodrähte im Polymer nicht verändert wird. Die Leitfähigkeit des Geflechts verbessert sich dank der Kompression durch das Polymer sogar, da sich der Kunststoff im Laufe des Aushärtungsprozesses zusammenzieht. Im Labor haben die Forscherinnen und Forscher die einzelnen Arbeitsschritte noch in einem Schichtverfahren gemacht, in der Praxis können sie später jedoch komplett von einem 3D-Drucker übernommen werden. Dafür ist es notwendig, die konventionelle 3D-Drucktechnik weiterzuentwickeln. Herkömmliche 3D-Drucker sind in der Regel für einzelne Drucktinten optimiert. Bei Inkjet-basierten Verfahren könnten die Druckdüsen durch die Nanostrukturen jedoch verstopfen. Im nächsten Schritt will das Forschungsteam nun überprüfen, wie sich die Struktur der Leiterbahnen aus Nanodrähten unter mechanischer Belastung ändert. Auch dafür kommt wieder Röntgenstrahlung zum Einsatz, weil diese sich am besten dafür eignet, in ein Material hineinzuschauen.

Bild: Universität Hamburg, Ferdinand Otto

Biegsame Schaltkreise für den 3D-Druck

Franziska Roeder