Elektronische Tinte hält sogar auf der Haut

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Schaltkreise lassen sich dank einer neuen
Innovation aus China jetzt problemlos schreiben

Elektronische Tinte hält sogar auf der Haut
Problemloses Beschriften einer schwammartigen Oberfläche (Foto: ACS)
23.01.2021 | Mit einer neuartigen leitfähigen Tinte von Forschern der Wuhan University lassen sich elektronische Schaltkreise auf alle nur denkbaren Oberflächen schreiben, selbst auf menschliche Haut oder Schwämme. Die von Yu Liao und Jun Qian entwickelte Flüssigkeit ist zuden deutlich billiger als gängige Tinten. Sie wird in einen Behälter gefüllt, der der Mine eines Kugelschreibers ähnelt. Von Hand oder einem Roboter geführt lassen sich damit elektronische Schaltkreise zeichnen.

Graphen und Kolophonium

Es gibt bereits ähnliche Geräte, die unterschiedliche Oberflächen beschreiben können, die jedoch für einen Druck ungeeignet sind. Die darin verwendeten Tinten sind allerdings sehr teuer. Zudem verstopfen die feinen Düsen, aus denen die Tinte austritt. Zudem ist die Lebensdauer von Schaltkreisen, die auf diese Weise hergestellt werden, begrenzt.

 

Die neue Tinte und ein das Schreibgerät kommen ohne die Mängel der gängigen Produkte aus. Aufbauend auf früheren Arbeiten entwickelten sie eine Tinte auf Wasserbasis, die leitfähige Kohlenstoffpartikel aus Graphen-Nanoblättern, Kohlenstoffnanoröhrchen und Ruß enthält. Als Bindemittel wählten sie Kolophoniumharz aus, das Musikern sehr bekannt ist. Es wird genutzt, um die Haftgleitfähigkeit der Bögen von Streichinstrumenten zu verbessern.

 

Mit Lebensmittelzusatz stabil

Die Forscher haben das Kolophoniumharz in Maleinsäureanhydrid aufgelöst und fügten noch Xanthangummi hinzu, ein natürliches Verdickungsmittel, das als Lebensmittelzusatz zugelassen ist. Es stabilisiert die Dispersion, sodass die Kohlenstoffpartikel in der Tinte gleichmäßig verteilt bleiben und sich nicht am Boden absetzen. Die Forscher optimierten die Viskosität und die Größe der leitfähigen Partikel so, dass die Tinte sicher durch die feine Öffnung an der Spitze des Stifts fließt, aber keine Kleckse macht.

 

Schaltungen, die mit dem Stift auf Papier gezeichnet wurden, saßen so fest, dass der Schaltkreis auch nach mehrfachem Falten noch einwandfrei funktionierte. Da die Bestandteile der Tinte weitgehend natürlichen Ursprungs sind und keine toxischen Materialien eingesetzt werden, sind die Gase, die beim Trocknen der Tinte freiwerden, unschädlich. Details wurden in "ACS Applied Electronic Materials" publiziert. (pte)


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