Elektronische Teile organisch drucken

Interview mit Dr. Gerardo Hernandez-Sosa, Gruppenleiter der Printed Electronics Group im InnovationLab in der BMBF Junior Research Group "BioLicht", Karlsruhe Institute of Technology KIT

Manche Dinge sind sehr lange haltbar – andere nicht. Elektronische Teile gehören zu den Ersteren. Werden Sie ausgemustert, belasten sie die Umwelt stak, weil sie nicht verrotten und außerdem oft potentiell schädliche Materialien enthalten. Eine Lösung für dieses Problem könnte ihre Herstellung aus biologisch abbaubaren Materialien sein, und zwar in Serienfertigung durch Drucken.

02.11.2015

Gerardo Hernandez-Sosa; ©Tanja Meißner/ KIT

Dr. Gerardo Hernandez-Sosa; ©Tanja Meißner/ KIT

Dr. Hernandez-Sosa, was ist der Hintergrund der Nachwuchsforschergruppe "BioLicht"?

Dr. Gerardo Hernandez-Sosa: Es gibt bereits eine große Menge wissenschaftlicher Forschungsansätze, die sich mit der Herstellung von nicht umweltschädlichen Materialien beschäftigen, die auch in der Elektronik zur Anwendung kommen. Wir entwickeln Verfahren um biologisch abbaubare/biokompatible Materialien für organische optoelektronische Bauelemente mittels Drucktechnologien herzustellen. Diese Technologien eignen sich sehr gut für die Massenproduktion von Elektronikbauteilen.

Welche möglichen Vorteile haben diese Materialien für die Medizintechnik und andere Industriebereiche?

Hernandez-Sosa: Medizinische und auch andere Geräte, die auf gedruckter Elektronik basieren, können in einem kontinuierlichen Verfahren hergestellt werden, vergleichbar zum Beispiel mit Zeitungen, Zeitschriften oder Verpackungen. Die Produktion kann hocheffizient sein und ermöglicht die Herstellung von sehr großen Stückzahlen – Tausende oder sogar Millionen – in kurzer Zeit. Außerdem verrotten elektronische Teile aus biologisch abbaubaren/biokompatiblen Materialien mit der Zeit und haben daher nicht so schädliche Auswirkungen auf die Umwelt wie andere, anorganische Alternativen.

Eine denkbare Anwendung in der Medizintechnik ist zum Beispiel die Entwicklung von Pflastern mit eingebauten Sensoren, um den Heilungsprozess zu überwachen.
Foto: Schaltkreise

Gedruckte elektronische Bauteile könnten in Zukunft eine programmierbare Lebensdauer haben, nach der sie verrotten; ©panthermedia.net/MauMyHa

Wie hoch wäre die Lebensdauer solcher elektronischen Bauteile?

Hernandez-Sosa: Das hängt natürlich vom verwendeten Material ab. In einigen Fällen wird der Abbau so programmiert, dass er nach einer bestimmten Zeitspanne einsetzt oder durch einen bestimmten äußeren Vorgang ausgelöst wird. Die Zersetzung des Materials selbst kann dann innerhalb weniger Tage oder Monate geschehen, das hängt auch stark von der jeweiligen Anwendung ab.

Forschungsgruppen an der University of Illinois und der Tufts University haben zum Beispiel kleine implantierbare, antennenartige Geräte erforscht. Sie wurden verwendet, um Wärme in den Körpern von Laborratten zu erzeugen, um so eine Infektion lokal zu behandeln. Die Körper der Ratten absorbierten die Geräte, nachdem die Behandlung erfolgreich abgeschlossen war. So war es nicht notwendig, sie später manuell zu entfernen.

Ihr Projekt ist vor etwa einem Jahr gestartet. Welche Fortschritte haben Sie bisher gemacht und auf welche Schwierigkeiten sind sie gestoßen?

Hernandez-Sosa: Aktuell arbeiten wir an einigen technischen Fragen den Druckprozess betreffend. Wir untersuchen zum Beispiel, wie man Oberflächen behandeln muss, damit Tinte auf ihnen haftet, während gleichzeitig der Herstellungsprozess an sich umweltfreundlich bleibt. Hier geht es aber im Wesentlichen nur noch um Fehlerbehebung: Sowohl Drucktechnologien und -techniken als auch biologisch abbaubare/biokompatible Materialien existieren bereits. Das Problem liegt jetzt noch darin, diese zwei Welten erfolgreich miteinander zu verbinden.

Also könnte man für die Herstellung später einen handelsüblichen Drucker benutzen?

Hernandez-Sosa: Das Ziel unserer Forschung ist es, Verfahren für den industriellen Druck zu entwickeln, nicht für den "normalen" Drucker im Büro oder zu Hause. Techniken wie Siebdruck, Tiefdruck oder Tintenstrahldruck werden in der Industrie bereits für andere Anwendungen genutzt. Im Grundsatz geht es uns darum, dass Hersteller von organischer Elektronik zu biologisch abbaubaren/biokompatiblen Materialien wechseln können, ohne dass sie dafür ihre Druckmaschinen-Park austauschen müssen.
Foto: Timo Roth; Copyright: B. Frommann

© B. Frommann

Das Interview wurde geführt von Timo Roth.
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