Kostengünstig

Forscher entwickeln Touchscreen aus Kohlenstoff

(Bild: Fraunhofer-Institut)

Ob auf Smartphone oder Tablet: Touchscreens befinden sich auf dem Vormarsch. Noch hat die Technik allerdings ihren Preis: Die kleinen Bildschirme enthalten seltene und teure Elemente. Forscher des deutschen Fraunhofer-Instituts haben daher nun ein alternatives Display aus erneuerbaren, preisgünstigen und weltweit verfügbaren Rohstoffen entwickelt.

Auf Touchscreens kann man mühelos schreiben, navigieren, Menüfenster öffnen oder Bilder drehen. Unter der Glasoberfläche des Displays befindet sich zu diesem Zweck eine hauchdünne Elektrode aus Indium-Zinn-Oxid, kurz ITO. Das Material sei für den Einsatz in Touchscreens geradezu ideal, schreibt das Fraunhofer-Institut: Es leite geringe Ströme hervorragend und lasse die Farben des Displays ungehindert passieren. Doch es gebe ein Problem: Weltweit gibt es nur wenig Indium-Vorkommen. Auf lange Sicht fürchten die Elektrogerätehersteller, vom Preisdiktat der Anbieter abhängig zu werden. Indium zählt man daher zu den sogenannten "strategischen Metallen".

Die Industrie sei daher stark an ITO-Alternativen interessiert, die ähnlich leistungsfähig sind. Fraunhofer-Forschern ist es eigenen Angaben zufolge jetzt gelungen, ein neues Elektrodenmaterial zu entwickeln, das ITO ebenbürtig und dazu noch deutlich billiger ist. Hauptbestandteile sind Kohlenstoff-Nanoröhrchen (Carbon-Nanotubes) und preiswerte Polymere.

Die neue Elektrodenfolie ist aus zwei Schichten aufgebaut: Da ist einmal der Träger, eine dünne Folie aus dem preisgünstigen Plastikflaschenkunststoff Polyethylenterephthalat, PET. Dazu kommt eine Mischung aus Carbon-Nanotubes und elektrisch leitenden Polymeren, die als Lösung auf das PET aufgetragen wird und beim Trocknen einen dünnen Film bildet.

"Kostengünstig und überall auf der Welt zu haben"
Verglichen mit ITO seien derartige Kunststoffverbünde bislang nicht besonders haltbar gewesen. Feuchtigkeit, Druck oder UV-Licht setzten den Polymeren zu. Die Schichten wurden mürbe und versagten, so die Wissenschaftler. Erst die Kohlenstoff-Nanoröhrchen hätten sie stabil gemacht: Die Carbon-Nanotubes härten auf dem PET zu einem stabilen Netzwerk aus, in dem sich die elektrisch leitfähigen Polymere fest verankern können. So bleibe die Schicht lange haltbar.

"Zwar ist der elektrische Widerstand unserer Schicht etwas größer als der von ITO", räumt Projektleiter Ivica Kolaric vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Stuttgart ein. "Doch für eine Anwendung in elektrischen Geräten reicht das allemal." Die Vorzüge seien unschlagbar: Kohlenstoff sei nicht nur kostengünstig und überall auf der Welt zu haben, sondern zugleich eine erneuerbare Ressource, die man beispielsweise aus Holz gewinnen könne.

Viele Einsatzmöglichkeiten
Anwendungen für die neue Technik gebe es viele: Die Folie sei flexibel und lasse sich daher vielseitig einsetzen. "Man könnte daraus sogar Photovoltaikfolie herstellen, um gewellte Dächer oder andere unebene Strukturen zu verkleiden", resümiert Kolaric. Eine Pilotfertigung gibt es am IPA bereits. Dort wollen die Forscher die Folie nun für verschiedene Einsatzgebiete optimieren.