Nanoröhrchen: Stabile Folie für flexible Displays und Solarzellen

Für organische Leuchtdioden und biegsame Solarzellen aus Polymeren hapert es an einer langlebigen, durchsichtigen und zugleich flexiblen als auch leitfähigen Unterlage.

Jackson (USA) - Dieses Schlüsselproblem wollen nun Physiker von der amerikanischen Jackson State University gelöst haben. Wie sie in der Fachzeitschrift "Applied Physics Letters" berichteten, erfüllt eine Kunststofffolie mit einigen speziellen Nanoröhrchen aus Kohlenstoff genau diese Anforderungen.

"Das Material ermöglicht günstige und zugleich flexible Produkte wie beispielsweise für elektronisches Papier;, sagt Quinton Williams vom Fachbereich Physik der Jackson State University. Als Grundlage nutzen sie dünne Schichten aus dem widerstandsfähigen und durchsichtigen Kunststoff Polyethylenterephthalat. Diese ließen sie sehr schnell rotieren, um diese mit einer Flüssigkeit -- Tetrahydrafuran -- mit fein verteilten Nanoröhrchen aus Kohlenstoff gleichmäßig zu benetzen. Für eine bessere Leitfähigkeit der Röhrchen wurden an diese einzelne Boratome angedockt. Nach dem Trocknen erhielten sie eine etwa 100 Mikrometer dicke und dennoch für sichtbares Licht zu 89 Prozent durchlässige Folie.

Vergleichbar flexibel, durchsichtig und leitfähig sind auch Folien aus speziellen organischen Polymeren. Doch die neue Folie mit Nanoröhrchen konnte sehr eng aufgerollt werden. Zudem verlor sie ihre Leitfähigkeit nicht einmal nach knapp 150 Stunden in einer heißen (85 Grad) und feuchten Umgebung. Zudem ist ihre Lichtdurchlässigkeit sogar größer als die bisher für Displays verwendeten, starren Schichten aus Indiumzinnoxid.

Gelingt es nun, nach den ersten, quadratischen Labormustern mit einer Kantenlänge von 2,5 Zentimetern auch größere Leitfolien herzustellen, könnten sie testweise für biegsames elektronisches Papier oder flexible organische Solarzellen angewandt werden. In weiteren Schritten müsste geprüft werden, ob auch große Mengen der Nanoröhrchenfolie in einem günstigen Fertigungsverfahren hergestellt werden können. Denn dann stünde endlich ein stabiles Trägermaterial für das weite Produktfeld flexibler Elektronik zur Verfügung.