"Schaltkreis-Haut"

Forscher entwickeln extrem dünne Elektrofolie

(Bild: ntech.t.u-tokyo.ac.jp)

(Bild: JKU)

Sie lässt sich biegen, dehnen und sogar zusammenknüllen wie Papier, ist aber 27-mal leichter als dieses: Forscher aus Linz und Tokio haben es geschafft, elektronische Schaltkreise auf eine extrem dünne Folie aufzubringen, die auch nicht brechen können. Mögliche Anwendungsbereiche sehen die Wissenschaftler in der Medizin oder im Sport.

Eine der größten technischen Herausforderungen in der Entwicklung habe schon das unglaublich dünne Ausgangsmaterial, das man beherrschen müsse, dargestellt, wie der an dem Projekt beteiligte Siegfried Bauer vom Institut für Experimentalphysik der Johannes Kepler Universität Linz erklärte. Die extrem dünne Folie wurde zuerst auf eine dickere Folie aufgebracht. "Auf dieser Anordnung wurde dann die gesamte Elektronik aufgebaut und am Schluss die dünne Folie abgezogen", so Bauer.

Das Ergebnis lässt sich tatsächlich zusammenknüllen, ohne dass die Schaltkreise Schaden nehmen. Die Forscher nutzen dabei einen Trick: "Wann immer man etwas biegt, dann wird auf der einen Seite Material gedehnt und auf der anderen Seite der Folie gestaucht. Deshalb muss es in der Mitte irgendwo eine Ebene geben, auf der gar nichts passiert - eine 'neutrale Ebene'", so Bauer. Den Wissenschaftlern gelang es, die Elektronik so in die Materialen zu integrieren, dass sie genau in dieser neutralen Ebene liegt.

Ultraleicht, biegsam und dehnbar
Sie konnten außerdem nachweisen, dass dünne Metallfilme auf der Folie als Sensoren für Wärmestrahlung fungieren können. "Wir haben gezeigt, dass man dort sehr dünne Heizelemente oder Temperatursensoren aufbringen kann", so Bauer. Es sei aber auch möglich, Transistoren und komplexe integrierte Schaltkreise auf der Folie aufzubauen.

Anwendungsbereiche für die Folie gibt es viele. Aufgrund der extremen Biegbarkeit ließe sich die Elektrofolie etwa direkt an einer Zahnprothese für querschnittgelähmte Menschen aufbringen. Durch Berührungen mit der Zungenspitze könnten dann elektrische Impulse ausgelöst werden. Die Personen könnten so Geräte steuern, die sie sonst nicht bedienen können.

Aber auch im Sport sei es mit der Elektrofolie möglich, direkt am Körper Trainingsdaten über Pulsfrequenz oder Sauerstoffsättigung zu sammeln, ohne dabei den Sportler zu stören.

Noch viel Arbeit
Aktuell befinde man sich aber noch auf der Stufe der Grundlagenforschung. Bis zu tatsächlichen Anwendungen stünde den Forschern noch viel Arbeit bevor. In Zukunft wollen die Physiker laut Bauer darüber nachdenken, "wie man diese Folie mit der Außenwelt in Verbindung bringt". Unter anderem wollen sie sich der Frage widmen, wie die Datenübertragung optimal vonstattengehen und die Sensoren noch empfindlicher werden könnten.