Heidelberg i BASF pracują nad nanodrukiem

6 Dec 2016 14:55

Firmy BASF, Heidelberger Druckmaschinen AG (Heidelberg) oraz TU Darmstadt wyraziły zadowolenie z rezultatów pierwszej fazy wspólnego projektu badawczego „Nanostructuring and plastic electronics print platform” (NanoPEP) i porozumiały się co do kontynuowania wspólnych prac. Badacze z zaangażowanych firm pracują nad funkcjonalnymi nanomateriałami i związanymi z nimi innowacyjnymi metodami druku od lata 2009 r. Powstałe w tym czasie rozwiązania z zakresu elektroniki organicznej, wykorzystujące polimery przewodzące oraz molekularną chemię organiczną, jako technologie przyszłości mogą mieć duży potencjał ekonomiczny i służyć do produkcji m.in. organicznych układów scalonych oraz fotowoltaicznych i organicznych lamp LED. Wspomniany projekt jest jednym z największych prowadzonych przez Forum Organic Electronics, komórkę badawczą wspieraną przez niemieckie federalne ministerstwo ds. edukacji i rozwoju (BMBF). Dzięki wspólnym kontaktom członków tego zespołu ze specjalistami ds. technologii OLED, ogniw słonecznych oraz układów scalonych możliwe jest korzystanie przy pracach z szerokiego zakresu dostępnej wiedzy naukowej. Badacze mogą się pochwalić ważnym osiągnięciem z początkowej fazy procesu, w której maszynę drukującą Gallus RCS 330 wykorzystano do zadruku elementów elektronicznych (posiadaczem 30 proc. udziałów w Swiss Gallus Group jest koncern Heidelberg). Naukowcy zdołali już w warunkach laboratoryjnych, przy użyciu zmodyfikowanych metod druku, wyprodukować na tej maszynie pierwsze elementy funkcjonalne. Zadanie przeniesienia tych procesów na skalę przemysłową w ciągu najbliższych dwóch lat stanowi główny cel przygotowywanego na bieżący rok projektu NanoPEP2. Maszyna drukująca odgrywa znaczącą rolę w tym przedsięwzięciu, będąc platformą dla zmodyfikowanych lub całkowicie nowych zespołów drukujących i lakierujących, a tym samym integratorem nowo stworzonych procesów. Wymagania stawiane metodom druku są bardzo wysokie. Nakładane na podłoże warstwy farby – każda o zaledwie kilku nanometrach grubości – muszą być wyjątkowo jednorodne oraz pozbawione błędów. W celu zastosowania tych wysoce skomplikowanych procesów drukowania na skalę produkcyjną konieczne jest precyzyjne zrozumienie procesów w samym zespole drukującym. Dlatego Institute for Printing Presses and Printing Methods (IDD) na Politechnice w Darmstadt pracuje nad modelem definiującym kluczowe parametry produkcyjne. Badacze sprawdzają również określone mechanizmy fizyczne, które grożą pojawieniem się błędów w drukowanych półprzewodnikach organicznych oraz warstwach dielektrycznych i w rezultacie prowadzą do niedoskonałości tych produktów. Drukowana elektronika organiczna wymaga zupełnie nowych materiałów, które są tworzone przez ekspertów firmy BASF w procesie tzw. nanostrukturingu. Specjalnie zaprojektowane nanocząsteczki są wykorzystywane do budowania funkcjonalnych materiałów, które są łączone w nowych procesach technologicznych w system przypominający skrzynkę narzędziową. W późniejszych krokach te materiały są przetwarzane w zawiesiny nadające się do wydrukowania i testowane przez partnerów projektu. Badacze wykorzystują innowacyjne materiały hybrydowe złożone z organicznych i nieorganicznych składników, co pozwala na osiągnięcie pełnej funkcjonalności elektroniki na zadrukowanym podłożu. W ostatnich trzech latach zostały opracowane nowe zintegrowane procesy produkcyjne dla innowacyjnych materiałów hybrydowych, z myślą o uniknięciu pośrednich etapów takich jak stabilizacja materiału. Rośliny opracowane dla tego celu są w stanie wyprodukować kilogramy materiału wymaganego do prowadzenia testów druku. Jednocześnie badacze z firmy BASF próbują stworzyć nadające się do zadruku podłoże dla elektroniki organicznej, które może być przetwarzane w niskich temperaturach. To kolejne wyzwanie, ponieważ składniki i ich interakcja muszą być na nowo dopasowane do warunków druku. Te materiały powinny umożliwić produkcję elementów na niedrogich giętkich foliach polimerowych używanych w druku rolowym. Na podstawie informacji firmy Heidelberg opracował TK