Elektrisch leitfähige Beschichtungen und Verbundmaterialien

Seit ihrer Entdeckung faszinieren Kohlenstoff Nanoröhren (CNT) aufgrund ihrer herausragenden physikalischen Eigenschaften die Forschungsgemeinde weltweit. Ihre Einsatzmöglichkeiten liegen jedoch nicht nur in der Forschung. Ihre faserartige Geometrie mit hohem Aspektverhältnis (Verhältnis von Länge zu Durchmesser) und der daraus resultierenden niedrigen Perkolationsschwelle machen sie für den Einsatz in Kompositen und Beschichtungen prädestiniert. Das Fraunhofer IPA beschäftigt sich schon seit 14 Jahren mit den aus reinem Kohlenstoff bestehenden Molekülen und deren Anwendungspotential. Einer der Anwendungsbereiche der am Fraunhofer IPA untersucht wird, ist ihr Einsatz für die Herstellung von leitfähigen Beschichtungen. Abhängig vom Typ der verwendeten CNT oder auch weiteren Additiven lassen sich damit verschiedenste Funktionalitäten erzielen. Bei dünnem, flächigem Auftrag (< 1 µm) von einwandigen CNT lassen sich z.B. transparente Elektroden für den Einsatz in Berührungssensoren aufbauen. Gegenüber bestehenden Lösungen entstehen hier u.a. Vorteile durch die Einfachheit der Nassbeschichtung und der mechanischen Flexibilität. Durch Einsatz von mehrwandigen CNT können flächige Heizelemente hergestellt werden, welche flexibel auf die zu Verfügung stehende Spannungsversorgung anpassbar sind. Hier kommen die chemische Stabilität als auch die geringe Schichtdicke (< 10 µm) vorteilhaft zum Tragen. Sensorische Eigenschaften der leitfähigen Schichten können z.B. durch gesteuerte Manipulation des Perkolationszustandes eingestellt werden. Ein Beispiel sind elektrische Grenztemperatursensoren als Sicherheitsmerkmal zur Langzeitüberwachung von Produktmissbrauch oder Kühlketten-Transporten. Durch Wahl der Schichtkomponenten können dabei auf einfache Weise verschiedenste Temperaturbereiche eingestellt werden.