Kupfer macht Bildschirme billiger und biegbarer

Nanodrähte aus dem gängigen Metall bilden transparente Schichten auf Glas und Kunststoff

Kupfer-Nanodraht-Beschichtung
Kupfer-Nanodraht-Beschichtung

Durham (USA) - Was seit Jahrhunderten zuverlässig Strom durch dicke Leitungen transportiert, könnte künftig moderne Touchscreens revolutionieren: Kupfer. Denn es gelang Forschern jetzt, feinste Nanodrähte aus dem weit verbreiteten Material zuverlässig als durchsichtigen, elektrisch leitenden Film auf Glas und Kunststoff aufzutragen. Dies dürfte die Preise deutlich senken - Kupfer ist deutlich billiger als das bisher meist verwendete Indium-Zinn-Oxid (ITO) oder auch Alternativen mit Silbergehalt. Zudem ist das Produktionsverfahren einfacher und damit günstiger. Und im Gegensatz zu aktuellen Beschichtungen lässt sich der neue Kupferfilm rund tausend Mal biegen, ohne zu brechen, schreiben die Forscher im Fachblatt "Advanced Materials". Damit eignet sich der Kupferfilm auch für flexible Elektronik und soll auch Leuchtdioden und Solarzellen effizienter machen können. Innerhalb weniger Jahre könnte er marktfähig sein.

"Kupfer-Nanodrähte werden aus einer Lösung auf Plastiksubstrate aufgetragen, um transparente, leitende Hochleistungsbeschichtungen zu erhalten, die hochflexibel sind, stabil an der Luft und starke Ströme leiten können", schreiben Chemiker Benjamin Wiley von der Duke University und sein Doktorand Aaron Rathmell. Sie hatten bereits im Vorjahr eine Methode entwickelt, um nur millionstel Millimeter dicke Kupferdrähte in einer Lösung herzustellen und anzuordnen, um sie dann als dünne Schicht auf eine Unterlage zu übertragen. Allerdings klumpten die Drähte damals zusammen und eigneten sich nicht für den praktischen Einsatz. Mit ihrer verbesserten Technik ist das Verklumpungsproblem jetzt behoben, so Wiley.

In heutigen berührungsempfindlichen Bildschirmen verbinden meist sogenannte ITO-Schichten die einzelnen Pixel elektronisch - transparente Filme aus Indium-Zinn-Oxid. Sie eignen sich nur für starre Flächen, da das Material nach kurzem Hin-und Herbiegen unbrauchbar wird. Schwerer wiegen allerdings die Kosten, denn Indium gehört zu den Seltenen Erden und kostet bis zu 600 US-Dollar pro Kilogramm. Auf der Suche nach günstigerem Ersatz entwickelten andere Forscherteams Filme mit Silber-Nanodrähten. Das erste Mobiltelefon mit dieser Beschichtung soll noch in diesem Jahr auf den Markt kommen, so Wiley. Allerdings schlägt Silber mit bis zu 1000 Euro pro Kilogramm zu Buche. Kupfer hingegen kommt tausend Mal häufiger vor und kostet nur rund sieben Euro pro Kilogramm.

Wileys aktuelle Tests zeigen, dass seine Kupfer-Nanodraht-Beschichtungen dieselben Eigenschaften liefern wie gebräuchliche ITO-Beschichtungen, die in elektronischen Geräten und Solarzellen im Einsatz sind. Allerdings sind sie durch die Ausbildung und Anordnung der Drähte in Flüssigkeit deutlich schneller und günstiger herzustellen als die ITO-Variante, die über einen Bedampfungsprozess aufgetragen wird.