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Ludwigshafen, 02. August 2012, Der Chemiekonzern BASF zieht bezüglich seines gemeinsamen Forschungsprojekts „Nanostrukturierung und Plastik-Elektronik Printplattform“ mit der Heidelberger Druckmaschinen AG sowie der TU Darmstadt positive Bilanz hinsichtlich des Verlaufs der ersten Phase. Aus diesem Anlass wird die Fortsetzung des Projekts sowie weitere gemeinsame Aktivitäten vereinbart.

BASF - The Chemical Company

Am Forschungsprojekt arbeiten die Partner und deren Forscher schon seit Mitte 2009. Die Forscher beschäftigen sich mit nanoteiligen Funktions- materialien und den zugehörigen neuartigen Druckverfahren, mit denen diese verarbeitet werden können. Die aus der organischen Elektronik entstehenden Anwendungen gelten als wichtige Zukunftstechnologien mit hohem wirtschaftlichem Potenzial. Die organische Elektronik basiert auf leitfähigen Polymeren oder auch kleineren Molekülen der organischen Chemie. Die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten reichen von organischen Schaltungen und Speichern über die Photovoltaik bis zu organischen Leuchtdioden.

Das Forschungsprojekt ist als Querschnittsprojekt eines der Schwergewichte im vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Spitzencluster „Forum Organic Electronics“ angesiedelt. Dadurch profitieren auch die Mitgleider des Clusters, die sich mit Themen wie OLED, Solarzellen und gedruckten Schaltungen beschäftigen.

Realisierung erster funktionsfähiger Elemente im Labor

In der ersten Projektphase wurden bereits wichtige Fortschritte erzielt: Grundlage dafür bildete die Inbetriebnahme einer Rollendruckmaschine auf Basis einer Gallus RCS 330. Heidelberg ist zu 30 Prozent an der Schweizer Gallus-Gruppe beteiligt. Im Reinraum des Spitzenclusters konnten bereits erste funktionsfähige Bauelemente mit modifizierten Druckverfahren unter Laborbedingungen hergestellt werden. Diese Prozesse auf den industriellen Maßstab zu übertragen, ist in den nächsten zwei Jahren wesentlicher Inhalt des Folgeprojekts NanoPEP2, das 2012 begonnen hat. Neben der Weiterentwicklung der nanostrukturierten Materialien und der zugehörigen Druckverfahren soll die Funktion der gedruckten Bauteile in praxisnahen Demonstratoren gezeigt werden. Dies können z. B. flexible OLEDs oder Solarzellen sein, die im gemeinsamen Reinraum des Spitzenclusters hergestellt werden.

Die Druckmaschine spielt dabei eine zentrale Rolle

Sie dient als Plattform für modifizierte oder völlig neu entwickelte Druck- oder Beschichtungswerke und somit als Integrator für die neu entwickelten Verfahren. Die Anforderungen an die Druckverfahren sind dabei sehr hoch: Bei Schichtdicken im Bereich weniger Nanometer müssen die gedruckten Schichten extrem homogen und defektfrei sein.

Um diese hochkomplexen Druckprozesse auf den Produktionsmaßstab übertragen zu können, müssen die in einem Druckwerk ablaufenden Prozesse selbst genau verstanden werden. Daher wird am Institut für Druckmaschinen und Druckverfahren (IDD) der Technischen Universität Darmstadt an einer Modellbildung gearbeitet, die wichtige Parameter für eine Produktion definieren kann. Dabei untersuchen die Forscher auch die spezifischen physikalischen Mechanismen, die zu Inhomogenitäten in den gedruckten organischen Halbleiter- und Dielektrikumschichten und somit zum Ausfall des späteren Produktes führen können.

Forscher der BASF arbeiten an innovativen Hybridmaterialien

Die druckbare organische Elektronik erfordert völlig neue Materialien, die im Projektteil Nanostrukturierung von den Experten der BASF entwickelt werden. Die Grundlage bilden speziell designte Nanopartikel, die als funktionale Bauelemente mit neuen Prozesstechnologien in einer Art Baukastensystem zu Funktionsmaterialien zusammengebaut werden. In weiteren Prozessschritten werden diese dann zu einer druckbaren Suspension verarbeitet und beim Projektpartner getestet. Viel versprechen sich die Forscher dabei von innovativen Hybridmaterialien, die aus anorganischen und organischen Komponenten bestehen und perfekte elektronische Eigenschaften im gedruckten Film ermöglichen.

In den vergangenen drei Jahren wurden neue, sogenannte integrierte Produktionsprozesse für diese innovativen Hybridmaterialien entwickelt, die ohne Zwischenschritte z.B. zur Stabilisierung der Materialien auskommen. In den dafür aufgebauten Anlagen ist die Herstellung der für die Drucktests benötigten Materialien bereits im Kilogramm-Maßstab möglich.

Parallel dazu untersuchen die BASF-Forscher druckbare Suspensionen für die organische Elektronik, die bei niedrigen Temperaturen verarbeitet werden können. Dies stellt eine weitere große Herausforderung an die Materialentwicklung dar, da die Komponenten und deren Zusammenwirken auf diese Bedingungen beim Druck komplett neu eingestellt werden müssen. Mit diesen Materialien soll die Herstellung von Bauteilen auf preiswerten flexiblen Polymerfolien mit dem Roll-to-roll-Druckverfahren möglich werden.

Quelle: BASF

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