Im Bereich der Mikroelektronik stehen innovative Entwicklungen bevor, die durch ein Forschungsprojekt an der Technischen Universität Ilmenau angestoßen werden. Ein interdisziplinäres Team hat ein neuartiges Materialsystem aus Polymeren kreiert, das maßgeblich zur Verbesserung elektronischer Bauelemente beitragen soll. Dieses Materialsystem besteht aus drei Schlüsselkomponenten: einem elektrisch leitfähigen Polymer, einem Katalysator zur Erkennung und Reparatur von Oxidationsschäden sowie einem Monomer, das als molekularer Flicken fungiert. Die Kombination dieser Elemente hat das Potenzial, die Effizienz und Langlebigkeit elektronischer Komponenten signifikant zu erhöhen, wie tu-ilmenau.de berichtet.
Das Projekt wird unter der Leitung von Prof. Robert Geitner, einem Experten für Physikalische Chemie und Katalyse, durchgeführt. Geitner beschäftigt sich insbesondere mit der chemischen Analyse der Material Eigenschaften. Unterstützt wird er von Prof. Christian Dreßler, der als theoretischer Festkörperphysiker das Reaktionsverhalten der Moleküle simuliert. Diese interdisziplinäre Verbindung zwischen Theorie und Praxis wird durch die Promotionsstudentin Henrike Zacher verstärkt, die funktionale Materialsysteme für Labortests entwickelt. Das langfristige Ziel des Teams ist die Schaffung einer nachhaltigeren Alternative zu klassischen Materialien in der Mikroelektronik.
Unterstützende Technologien und Herausforderungen
Die Forschung zielt nicht nur auf die Verbesserung bestehender Materialien ab, sondern auch auf die Entwicklung neuer organischer Funktionsmaterialien, die für lösungsbasierte Verarbeitungsprozesse geeignet sind. Nach Angaben von iap.fraunhofer.de wird hier ein besonderer Fokus auf die Synthese defektfreier Polymere gelegt. Dies erfordert eine Minimierung von Verunreinigungen bis in den ppm-Bereich sowie eine Optimierung der Aufreinigungsprozesse bereits in der Monomerherstellung.
Zusätzlich werden neue dielektrische Polymere im Bereich der elektroaktiven Polymere entwickelt. Diese haben das Potenzial, die Effizienz von Aktuatoren zu erhöhen. Beispielsweise ermöglicht die elektro-mechanische Kopplung in weichen Kondensatoren große Deformationen, die in einer Vielzahl von Anwendungen nützlich sein können, darunter miniaturisierte Pumpen und optische Justageeinheiten. iap.fraunhofer.de hebt hervor, dass die damit verbundenen Herausforderungen, insbesondere die hohen Schaltspannungen, durch neue Verfahren zur Erhöhung der Permittivität und zur Verminderung des E-Moduls adressiert werden können.
Ein neues Verfahren zur chemischen Modifizierung von silikonbasierten Elastomeren ermöglicht es, organische Dipole kovalent an die Silikonmatrix zu binden. Diese Methode verhindert Agglomerationen und sorgt für homogene Filme, die für die Anforderungen aktueller Technologien optimiert sind. Anwendungsbeispiele für diese Materialien sind zukunftsweisende Systeme wie künstliche Muskeln und Aktuatoren mit verbesserten Dehnungsfähigkeiten.
Ausblick auf die Zukunft
Die Zielsetzungen dieser Forschungsarbeiten sind vielversprechend. Sie könnten nicht nur die Mikroelektronik revolutionieren, sondern auch neue Standards für die Herstellung und Funktionalität von Materialien im Bereich der Robotik und Automatisierung setzen. Ein nachhaltiger Ansatz zur Entwicklung und Nutzung funktionaler Polymere verspricht nicht nur wirtschaftliche Vorteile, sondern auch eine umweltfreundliche Produktionsweise.
