AG Flexible Bauelemente

Sondennadeln

Die 2019 neu gegründete Arbeitsgruppe „Flexible Bauelemente“ beschäftigt sich mit der Erforschung und Entwicklung von flexibler Sensorik und Elektronik. Im Hinblick auf Trends wie das Internet der Dinge und Industrie 4.0 liegen die Zielanwendungen u.a. in geometrieadaptiven Messstreifen, Medizintechnik sowie Wearables bis hin zur Roboterhaut.

Forschungsschwerpunkte der Arbeitsgruppe umfassen neben der Untersuchung geeigneter Substratmaterialien, bspw. auf Basis von Polymeren und Papier, auch die Entwicklung geeigneter Technologien, um elektronische und sensorische Bauelemente auf diesen Substraten zu realisieren. Dies erfordert das Aufbringen und Strukturieren geeigneter elektrische Leiter in Form von Metallen und Verbundwerkstoffen, aber auch die Integration sensorisch sensitiver Schichten und Isolatoren. In Ergänzung zum Einsatz etablierter Mikrotechnologien wie der PVD- und CVD-Abscheidung und der Strukturierung auf Basis lithographischer und nasschemischer Prozesse werden dafür auch additive Technologien, wie bspw. Druckverfahren genutzt. Ein besonderer Forschungsschwerpunkt im Bereich der Druckverfahren ist die Entwicklung und Formulierung von Tinten für den Inkjet-Druck. Die dafür benötigten Nanopartikel werden einem eigens dafür entwickelten, hochqualitativen, kontinuierlichen und reproduzierbaren Prozess kostengünstig synthetisiert, der im Rahmen des EXIST-Projekts NaPaGen Basis für eine Ausgründung ist.

Bei der Auswahl und Anwendung der Materialien und Technologien sind die jeweiligen speziellen Bulk- und Oberflächeneigenschaften zu berücksichtigen und diese durch geeignete Oberflächenvorbehandlungsverfahren zu konditionieren bzw. funktionalisieren. Zusätzlich werden innerhalb der Arbeitsgruppe neue Technologien, wie bspw. Transferverfahren entwickelt, um Strukturen und Schichten auf flexible Substraten zu realisieren ohne letztere aggressiven Prozessbedingungen, insbesondere erhöhten Temperaturen oder ätzenden Chemikalien auszusetzen.

Zur Realisierung flexibler Bauelemente werden die zugrundeliegenden Bauelementkonzepte für Sensoren und Elektronik dafür von entsprechend starren Substraten übertragen und adaptiert. Gemeinsam mit Kooperationspartnern wurde so bereits ein flexibler pH-Sensor sowie ein flexibler Gassensor für flüchtige organische Verbindungen erfolgreich demonstriert.

Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeitsgruppe „Flexible Bauelemente“ umfasst die Integration dieser hochflexiblen Materialien in sensorische Bauelemente und Mikrosysteme, sowie die Entwicklung neuer Bauelemente. In diesem Rahmen werden die etablierten Herstellungstechnologien, angepasst, optimiert und weiterentwickelt. Ziel ist dabei die Verbesserung der Leistungsfähigkeit der Bauelemente, eine effizientere Herstellung im Hinblick auf Ressourcen und Kosten sowie die Erschließung neuer Anwendungsgebiete.