Antennen aus gepresstem Graphen

Graphentinte links in flockiger Form und rechts mit ebenförmigerer Struktur im gespressten Zustand.
Graphentinte

Seit Graphen 2004 erstmals hergestellt wurde, gibt es viele Ideen, wie man das Material am besten technisch einsetzen kann. Massentaugliche Anwendungen gibt es hingegen bisher kaum. Forscher von der University of Manchester haben jetzt mit einem neuen Verfahren funktionierende Funkantennen aus Graphentinte gedruckt.

Im Fachmagazin „Applied Physics Letters“ argumentiert das Forscherteam, dass die gedruckten Antennen günstig, umweltfreundlich und flexibel seien und massenweise für die Radio-Frequenz-Identifikation (RFID) oder kabellose Sensoren produziert werden könnten. „Die Studie zeigt, dass gedrucktes Graphen jetzt marktreif für günstige Anwendungen im Funkbereich ist“, sagt Zhirun Hu aus dem Team.

Seit der 2010 mit dem Nobelpreis ausgezeichneten Entdeckung von Graphen stecken viele Hoffnungen in dem dünnsten Material der Welt. Es besteht aus einer Lage wabenförmig angeordneter Kohlenstoffatome und ist zugfester als Stahl, fast durchsichtig, biegsam und elektrisch leitend.

Um leitfähige Graphentinte herzustellen, nutzt man Lösungsmittel und, um die Haftung der Tinte auf dem Trägermaterial zu garantieren, häufig auch cellulosebasierte Bindemittel. Das Bindemittel behindert allerdings die Leitfähigkeit und muss nach dem Druck mit hohen Temperaturen aufgebrochen werden. Dadurch kommen günstige Trägermaterialien, die hitzeempfindlich sind, wie Papier oder Plastik, nicht in Frage.

Mit einem neuen Verfahren haben die Forscher das Problem umgangen: Sie lassen das Bindemittel weg. Die Haftung erzeugen die Wissenschaftler, indem sie die Graphentinte zunächst drucken und trocknen und dann mit einer Walze in Form pressen. Die Behandlung mit hohen Temperaturen entfällt. Die so gepresste Tinte ist doppelt so leitfähig wie die mit Bindemitteln gemischte und kann auf Materialien wie Papier und Plastik oder aber auch auf Kleidungsstücke aufgetragen werden. RFID-Chips aus der kommerziellen Funktechnik bestehen bislang meist aus teuren Materialien wie Aluminium oder Kupfer. Mit ihrem neuen Verfahren wollen die Forscher solche Anwendungen günstiger und den Druck mit Graphentinte vielseitig einsetzbar machen.