Formulierung dehnbarer leitfähiger Tinten für 3D-Drucker vom Typ Direct Ink Writing (DIW)

 

Wir haben wir einen praktischen und kosteneffizienten Ansatz zur Herstellung ultradehnbarer, hochleitfähiger Tinten für den 3D-Druck auf Dispensbasis (Direct Ink Writing) entwickelt. Dafür arbeiten wir Silber (Ag)-Flocken in zwei häufig verwendeten Elastomeren, Polydimethylsiloxan (PDMS) und thermoplastisches Polyurethan (TPU), ein, die sich durch die Zugabe einer sekundären Flüssigkeit, der so genannten Kapillarsuspension, selbst zu einem leitfähigen Netzwerk zusammenfügen. Diese innovative kapillarkraftinduzierte Selbstorganisationstechnik reduzierte nicht nur den Silberverbrauch um mehr als 50 % im Vergleich zu kommerziellen Tintenformulierungen, sondern erreichte auch eine hohe Leitfähigkeit von über 1000 S/cm bei einer extrem niedrigen Silberanteil. Beeindruckend ist, dass die Dehnbarkeit unserer Leiter 1600 % erreicht und damit den derzeitigen Stand der Technik übertrifft. Das Video links zeigt einen Datenhandschuh, der mit den leitfähigen Tinten über einen DIW-Drucker gedruckt wurde,.

       

Extrusion von dehnbarem, leitfähigem Filament für 3D-Drucker vom Typ Fused Filament Fabrication (FFF)

Das Filament besteht aus Silberpartikeln (Ag) als leitfähige Füllstoffe und einer dehnbaren Polymermatrix aus thermoplastischem Polyurethan (TPU). Durch die Nutzung des Kapillarsuspensionskonzepts haben wir eine hohe Leitfähigkeit mit nur 10 Vol.-% Ag (~51 Gew.-%) in dem resultierenden Filament erreicht. Um einen reibungslosen Extrusionsprozess zu gewährleisten und eine Phasentrennung sowie eine Beschädigung des leitfähigen Partikelnetzwerks zu verhindern, haben wir bei der Herstellung des Granulats ein Extrusionsmittel eingesetzt. Der geringere Verbrauch an festen Partikeln und die Zugabe des Extrusionsmittels ermöglichten einen reibungslosen Extrusionsprozess ohne Verstopfung der Düsen.

Weiche und leitfähige Klebstoffe für die Verbindung weicher Substrate und starrer elektrischer Komponenten in der hybriden flexiblen Elektronik


Unsere laufende Forschung konzentriert sich auf die Entwicklung weicher und leitfähiger Klebstoffe, um weiche Substrate und starre elektrische Komponenten in hybrider flexibler Elektronik effektiv zu verbinden. Durch die Erforschung innovativer Formulierungen und die Integration fortschrittlicher Klebetechniken wollen wir zuverlässige und robuste Verbindungen schaffen, die den mechanischen Anforderungen flexibler elektronischer Systeme standhalten.