Výzkumníkům z Fraunhoferova Leibnizova institutu pro nové materiály (Leibniz-Institute for New Materials - INM) v Saarbrückenu se podařilo dosáhnout významný pokrok ve výrobě tzv. pružných tištěných spojů - vytvořili systémy tištěných obvodů na tenké elastické fólii vyrobené ze silikonu. INM je předním mezinárodním centrem pro materiálový výzkum a vývoj zaměřený na vytváření nových materiálů, v jehož rámci se vědci soustřeďují na základní otázky, jako: Které vlastnosti materiálu jsou nové, jak mohou být prozkoumány a jak mohou být přizpůsobeny pro průmyslové využití v budoucnu? Aktuální vývoj představují čtyři základní výzkumné směry: Nové materiály pro energetické aplikace, nové koncepty pro lékařské povrchy, nové povrchové materiály pro využití v tribologických systémech a bezpečnost nano- a nano-biořešení, kde probíhá výzkum ve třech oblastech: nanokompozitní technologie, materiálové rozhraní a bio rozhraní.

Pružná elektronika pro budoucnost 

Ve zmíněném případě výzkumníci uspěli ve výrobě pružných obvodových spojů na silikonovém filmu. Protože jde o tištěné spoje relativně necitlivé na stlačení a deformaci v důsledku protažení, mohou se takovéto elektrické obvody přizpůsobit např. tvarovému prostorovému zakřivení spotřebičů. V budoucnu by tak bylo možné umístit ovládací tlačítka, plošky nebo displeje citlivé na dotek na ergonomicky tvarovaných rukojetích malých elektrických spotřebičů či konzolových prvků. Gesta, jako jsou např. lehké doteky nebo tření povrchu stále fungovala i když povrch už není rovinný. Výsledkem je, že v budoucnu by se tak ovládací systémy mohly obejít bez konvenčních tlačítek, kláves nebo přepínačů, které by díky pružné ohebné elektronice už nebyly nutné.

Výzkumníci nyní dosáhli možnost takového elektronického přepínání z elastického materiálu na silikonovou fólii pomocí procesu známého jako fotochemická metalizace. V tomto procesu jsou bezbarvé sloučeniny stříbra transformovány do elektricky vodivého stříbra. „V první řadě jsou silikonové fólie potaženy fotoaktivní vrstvou nanočástic oxidu kovu. K tomuto účelu jsme použili speciálně vyvinutou tekutinu, obsahující bezbarvé ionty stříbra. Je-li takováto sekvence vrstev ozářena UV světlem, stříbrná sloučenina se rozpadá na fotoaktivní vrstvy a stříbrné ionty se redukují na kovové stříbro, které je elektricky vodivé,” vysvětluje Peter William de Oliveira, vedoucí programového oddělení optických materiálů INM.

Od experimentů k průmyslové výrobě

Působení UV záření může být řízeno pomocí nastavitelného vzoru. Tak se na nosném materiálu redukují na vodivé stříbro cesty, kanálky nebo jiné struktury a tímto způsobem může být vyroben na silikonové fólii systém velmi úzkých vodičů či  vodivých drah s šířkou pouhých několik mikrometrů. Takovéto elektronické obvody jsou potom pro pozorovatele transparentní.

Až dosud byli vědci schopni použít tuto kombinaci materiálů pouze v laboratorních formátech maximálně ve velikosti pohlednice. V budoucnu ale vývojáři chtějí rozšířit, ve spolupráci se zainteresovanými partnery z průmyslu, tuto výrobní technologii do procesu roll-to-roll, což by umožnilo rychlou, úspornou a ekologicky šetrnou produkci i ve velkých rozměrech, včetně velkoformátových aplikací.