Jacken mit eingebautem Mobiltelefon, Sportkleidung, die warnt, wenn die Herzfrequenz zu hoch wird, Tapeten mit Leuchtmustern – solche Ideen stammen nicht aus Science-Fiction-Filmen, sondern sind teilweise bereits realisiert und könnten vielleicht bald Alltag werden. Voraussetzung dafür sind jedoch elektrisch leitfähige faserförmige Materialien. Koreanische Wissenschaftler haben jetzt ein Verfahren entwickelt, durch das sie Papier- und Textilfasern mit Aluminium leitfähig machen können.
Eine in doppeltem Sinne tragbare Elektronik eröffnet nicht nur neue Möglichkeiten für Spaß und Spiel, sie könnte in vielen Bereichen nützlich sein. So könnten Körperfunktionen überwacht werden, ohne dass gefährdete und chronisch kranke Patienten mit Kabeln am Körper herumlaufen müssen. Der Strampelanzug könnte bei einem Atemstillstand des Babys Alarm geben. „Intelligente“ Schutzbekleidung könnte die Position von Einsatzkräften ständig per Funk weitergeben. Textile oder papierne Elektronik eignet sich aber auch für neuartige großflächige Raumgestaltungselemente und Sicherheitsausstattungen in Gebäuden.
Unsere herkömmliche siliziumbasierte Elektronik ist jedoch nicht für tragbare Geräte geeignet, sie ist zerbrechlich, darf nicht gebogen oder gar geknickt werden oder sollte besser nicht auf einen harten Untergrund fallen. „intelligente Kleidung“ ist mit dieser Technik kaum machbar. Voraussetzung dafür ist ein flexibles, aber leitfähiges Material, das in Form elektronischer Schaltkreise auf ein flexibles Substrat aufgetragen wird. Herkömmliche Techniken wie Drucken oder Bedampfen kommen für faserförmige Materialien nicht in Frage, da keine unterbrechungslosen Muster erzeugt werden können. Außerdem sind sie sehr teuer.
Erst Titanbehandlung, dann Alu-Tauchbad
Forscher um Hye Moon Lee vom Korea Institute of Materials Science und Seung Hwan Ko vom Korea Advanced Institute of Science and Technology haben nun einen einfachen, kostengünstigen Ansatz entwickelt, um Textil- und Papierfasern mit Aluminium leitfähig auszurüsten. Das Papier oder die Textilfäden werden dazu zunächst mit einem titanbasierten Katalysator vorbehandelt und dann in eine Lösung einer Aluminiumhydrid-Verbindung eingetaucht. Der Katalysator ist nötig, damit die anschließende Zersetzung der Aluminiumverbindung zu metallischem Aluminium bereits bei Raumtemperatur abläuft.
Da die Materialien nicht nur benetzt werden, sondern die Fasern die Lösung aufsaugen, werden sie nicht nur oberflächlich mit Aluminium beschichtet, sondern vollständig durchdrungen. So entstehen Papiere und Textilfäden mit ausgezeichneter elektrischer Leitfähigkeit. Sie lassen sich beliebig biegen und falten. Durch Zuschneiden lassen sich Stücke in der benötigten Form und Größe herstellen und einfach auf einen ebenfalls flexiblen Träger aufkleben oder aufnähen. (Angewandte cHemie, 2013; doi: 10.1002/ange.201301941)
(Gesellschaft Deutscher Chemiker, 20.06.2013 – NPO)
