Was vor mehr als zehn Jahren mit ersten Versuchen zur flexiblen Elektronik begann, wird mittlerweile international erfolgreich erforscht: Flexible Elektronikgeräte, wie beispielsweise faltbare Handys oder Displays. Doch noch ist die Technologie nicht ausreichend zuverlässig. Insbesondere die Kombination der metallischen Leiterbahnen, welche aus dünnen Schichten gebildet werden, mit den Polymerträgern (Substraten) ist ein aktueller Schwerpunkt der Forschung.
Das multidisziplinäre Team unter der Leitung von Priv.-Doz. Dr. Megan Cordill, Vizedirektorin am Erich-Schmid-Institut für Materialwissenschaften (ESI) in Leoben, hat das elektromechanische Verhalten von Metall-Polymer-Systemen untersucht, die in der flexiblen Elektronik verwendet werden. Besonders kritisch ist die Schnittstelle zwischen den Leiterbahnen aus dünnen metallischen Schichten mit den Polymerfolien, welche für die Biegsamkeit notwendig sind.
Mit hochauflösenden elektronenmikroskopischen und spektroskopischen Methoden ist es dem Forschungsteam um Cordill und Univ.-Prof. Dr. Christian Mitterer, Leiter des Lehrstuhls für Funktionale Werkstoffe und Werkstoffsysteme an der Montanuniversität Leoben, gelungen, die Adhäsionsfestigkeit der Materialien zu messen, um damit deren Aufbau und die chemische Beschaffenheit entsprechend anzupassen. So wurde die notwendige Basis für maßgeschneiderte Übergänge von Polymer zu den Schichten aus metallischen Leiterbahnen geschaffen.
Das Forschungsprojekt war eine Kooperation des Erich-Schmid-Instituts für Materialwissenschaft (ESI) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften mit dem Department Werkstoffwissenschaft der Montanuniversität Leoben und der Firma Plansee. Plansee entwickelte und produzierte die zur Herstellung der Schichtproben notwendigen Materialien - Legierungen aus Molybdän, welche im Hinblick auf ihre Biegsamkeit optimiert wurden. Dazu fanden zahlreiche Versuche im PVD-Applikationszentrum bei Plansee statt, um eine passende Auswahl geeigneter Werkstoffe zu treffen. Durch die Zusammenarbeit konnten vielversprechende neue Materialien als Leiterbahnen für flexible Displays identifiziert werden.
Das Projekt wurde im Rahmen einer 3-jährigen Förderung der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) bearbeitet und nun mit dem 2. Platz des Houskapreises in der Kategorie „Hochschulforschung“ prämiert. Der Houskapreis ist Österreichs größter Preis für anwendungsnahe Forschung. Er wird jährlich von der B&C Privatstiftung vergeben. Im Jahr 2020 wurden die Gewinnerprojekte in den Kategorien „Hochschulforschung“ und „Forschung & Entwicklung in KMU“ aus insgesamt 60 Einreichungen in einem zweistufigen Verfahren von hochkarätigen Fachexperten ermittelt.
Erfahren Sie in diesem Video mehr über das Projekt „Unzerbrechliche flexible Elektronik“.