28.03.2009 · Forscher haben eine neue Technik entwickelt, die kommerzielle Silbertinte verwendet und nur 40 Mikrometer breite Drähte erzeugt. Mit einem solchen Verfahren hergestellte Funk-Etiketten könnten die herkömmlichen Strichcodes auf Waren ersetzen.
Von Uta Bilow
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Könnte durch die neue Technik bald sehr viel filigraner werden und die Strichcodes auf Waren ersetzen: ein RFID(Radio Frequenzy Identification)-Etikett.
Tintenstrahldrucker sind Allroundtalente. Längst verspritzen sie nicht nur schwarze oder bunte Pigmente auf Papier. Forscher befüllen die Tintentanks mittlerweile mit allen Arten von Substanzen, die sich als feinste Strukturen auf verschiedenen Substraten auftragen lassen. So kann man Displays und Solarzellen mit Leiterbahnen und Elektroden auf einfache Weise bedrucken. Das Interesse an gedruckter Elektronik ist groß, lässt sie sich doch vergleichsweise günstig herstellen. Zudem wird nur wenig Material verbraucht. Auf dem Weg zu immer kleineren gedruckten Strukturen konnten kürzlich Chemiker aus Jena und Eindhoven einen Erfolg verzeichnen. Die von ihnen erzeugten Silberlinien sind durchschnittlich nur noch 40 Mikrometer breit. Das ist beachtlich, messen typische Strukturen der Tintenstrahltechnik bislang doch noch rund hundert Mikrometer.
Für die Abmessungen der gedruckten Strukturen ist vor allem die Größe der Druckerdüsen entscheidend. Die Öffnungen lassen sich jedoch nicht beliebig verkleinern, sondern müssen an die Oberflächenspannung und Zähigkeit der zu verspritzenden Suspensionen angepasst werden. Wählt man den Durchmesser zu klein, verstopfen die Düsen. Eine andere Schwierigkeit besteht darin, dass die aufgedruckten Tröpfchen häufig verlaufen. Daher verwendet man manchmal Substrate, die durch lithografische Verfahren ein spezielles Oberflächenmuster erhalten haben, das die unkontrollierte Ausbreitung der Flüssigkeit verhindern soll. Dieses Verfahren ist jedoch teuer. Ulrich Schubert von der Universität Jena und seine niederländischen Kollegen haben nun einen günstigeren Weg eingeschlagen.
Mikrotröpfchen, die zu Bahnen verschmelzen
Die Forscher bedruckten eine Polyarylatfolie mit kommerzieller Silbertinte. Da die darin enthaltenen Metallteilchen kleiner als 50 Nanometer waren, hatte jeder aufgetragene Tropfen das Volumen von nur einem Pikoliter. Dreißig Millionen solcher Silbertropfen ergeben das Volumen eines gewöhnlichen Wassertropfens. Die Kunststofffolie wurde während des Druckvorgangs auf 60 Grad erwärmt. Dadurch verdampfte das Lösungsmittel rasch. Als man die Proben zum Aushärten eine Stunde lang bei 200 Grad erhitzte, verschmolzen die einzelnen Silberpartikeln zu feinen Drähten, die nur vierzig Mikrometer breit waren ("Advanced Materials", Bd. 20, S. 343).
Die geringen Abmessungen erreichten die Wissenschaftler dadurch, dass sie beim Drucken zwischen den einzelnen aufgedruckten Tröpfchen einen Abstand von 25 Nanometer ließen. Lagen die Tropfen weiter auseinander, ergaben sich keine zusammenhängenden Drähte mehr. Druckte man sie hingegen fünfmal so dicht auf den Kunststoff, maßen die Silberdrähte 80 Mikrometer.
Statt herkömmlicher Strichcodes
Die Forscher sehen eine mögliche Anwendung der dünnen Silberdrähte in der Verbesserung von Funk-Etiketten. Mit den feinen Strukturen ausgestattet, könnten diese RFIDs die herkömmlichen Strichcodes auf Waren ersetzen. Der gesamte Inhalt eines Einkaufskorbs ließe sich dann in Sekundenschnelle mit Radiowellen erfassen. Weiterhin ließen sich die Silberdrähte auch als unsichtbare Heizdrähte an Autoscheiben oder -spiegeln aufbringen und als Kontakte für Sensoren nutzen.
