Gedruckte Elektronik ist eine Schlüsseltechnologie, bei der anstelle der Druckfarben elektronische Funktionsmaterialien, die in flüssiger oder pastöser Form vorliegen, verdruckt werden. Papier bietet sich für diese Anwendungen als kostengünstiges flexibles und nachhaltiges Trägermaterial an. Doch genügt es auch den hohen Anforderungen unterschiedlicher Umgebungs- und Einsatzbedingungen? Dieser Frage ging ein Forschungsprojekt der Papiertechnischen Stiftung mit dem Institut für Print- und Medientechnik der TU Chemnitz nach.
Die Forscher fanden heraus, dass sich derzeit am Markt verfügbare Bilderdruckpapiere mit hoher Oberflächengüte grundsätzlich für die Anwendung als Träger einfacher gedruckter elektronischer Bauelemente eignen. Für komplexere elektronische Schaltungen, wie sie z. B. bei der Realisierung von Solarzellen oder gedruckten Lautsprechern erforderlich sind, stoßen Bilderdruckpapiere dagegen an ihre Grenzen.
Hinsichtlich der Beständigkeit gegen unterschiedliche Belastungen zeigen sich Papiere durchaus robust. Durch Bestrahlung mit Licht werden keinerlei nachteilige Effekte induziert. Simulationsversuche mit bis zu 100 Jahren Alterung zeigen zwar Einflüsse auf die mechanischen Parameter des Papierträgers im erwarteten Maß, jedoch nicht auf die Funktionalität der gedruckten Bauteile. Hier erweist sich die gute Haftung der Druckfarbe als Stärke der Bilderdruckpapiere.
Eine weitere Optimierung der Oberflächenqualität hinsichtlich Glätte und Porosität kann über Be-schichtung mit einem Pigmentgemisch auf Basis von Plättchen förmigem Kaolin in Kombination mit speziellen wachsbasierten Bindemitteln erreicht werden. Dadurch wird eine Oberflächengüte ermög-licht, die der von typischen Polymerfolien sehr nahe kommt, wobei die mechanischen Vorzüge des Papiers trotzdem weiter zum Tragen kommen. Durch solche Maßnahmen lässt sich der Einsatzbe-reich von Papier als Träger gedruckter Elektronik weiter ausbauen.
In dem Projekt wurden auch erste Ideen für die Definition einer Spezifikation für Papiere entwickelt, die als Träger von einfachen gedruckten elektronischen Bauteilen, speziell für die untersuchten Feuchtesensoren, geeignet sind. Dies zeigt einen Weg für genormte Prüfverfahren zur Bestimmung der Eignung von Papiersubstraten für gedruckte Elektronik auf. Aufgrund der bewussten Fokussierung auf einfache Systeme stellt dies jedoch erst die Vorarbeit zu einem künftigen Normungsprozess dar.
Das Forschungsvorhaben IGF 17773 wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Der Forschungsbericht steht auf der Webseite der PTS zur Verfügung: http://www.ptspaper.de/...
Die Forscher fanden heraus, dass sich derzeit am Markt verfügbare Bilderdruckpapiere mit hoher Oberflächengüte grundsätzlich für die Anwendung als Träger einfacher gedruckter elektronischer Bauelemente eignen. Für komplexere elektronische Schaltungen, wie sie z. B. bei der Realisierung von Solarzellen oder gedruckten Lautsprechern erforderlich sind, stoßen Bilderdruckpapiere dagegen an ihre Grenzen.
Hinsichtlich der Beständigkeit gegen unterschiedliche Belastungen zeigen sich Papiere durchaus robust. Durch Bestrahlung mit Licht werden keinerlei nachteilige Effekte induziert. Simulationsversuche mit bis zu 100 Jahren Alterung zeigen zwar Einflüsse auf die mechanischen Parameter des Papierträgers im erwarteten Maß, jedoch nicht auf die Funktionalität der gedruckten Bauteile. Hier erweist sich die gute Haftung der Druckfarbe als Stärke der Bilderdruckpapiere.
Eine weitere Optimierung der Oberflächenqualität hinsichtlich Glätte und Porosität kann über Be-schichtung mit einem Pigmentgemisch auf Basis von Plättchen förmigem Kaolin in Kombination mit speziellen wachsbasierten Bindemitteln erreicht werden. Dadurch wird eine Oberflächengüte ermög-licht, die der von typischen Polymerfolien sehr nahe kommt, wobei die mechanischen Vorzüge des Papiers trotzdem weiter zum Tragen kommen. Durch solche Maßnahmen lässt sich der Einsatzbe-reich von Papier als Träger gedruckter Elektronik weiter ausbauen.
In dem Projekt wurden auch erste Ideen für die Definition einer Spezifikation für Papiere entwickelt, die als Träger von einfachen gedruckten elektronischen Bauteilen, speziell für die untersuchten Feuchtesensoren, geeignet sind. Dies zeigt einen Weg für genormte Prüfverfahren zur Bestimmung der Eignung von Papiersubstraten für gedruckte Elektronik auf. Aufgrund der bewussten Fokussierung auf einfache Systeme stellt dies jedoch erst die Vorarbeit zu einem künftigen Normungsprozess dar.
Das Forschungsvorhaben IGF 17773 wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Der Forschungsbericht steht auf der Webseite der PTS zur Verfügung: http://www.ptspaper.de/...
