Thun/Spiez BE – Forscherinnen der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) arbeiten an der Entwicklung verbesserter Polyimidfolien. Die Folien werden in der Raumfahrt als Sonnensegel eingesetzt, können aber auch in der Medizintechnik und Elektronik verwendet werden.
(CONNECT) Forscherinnen am Labor Mechanics of Materials and Nanostructures der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) in Thun arbeiten an einer Verbesserung von aluminiumbeschichteten Polyimidfolien. Wie aus einer Mitteilung hervorgeht, soll mit dem Einbringen einer wenige Nanometer starken Zwischenschicht sowohl die Superisolation der Folien erhöht als auch flexible Elektronik implantiert werden können.
Die Polymerfolien sind bislang als Sonnensegel oder Isolationsmaterial aus der Raumfahrt bekannt. Gleichsam werden sie auch als Rettungsdecken auf der Erde benutzt. Sie bestehen aus strapazierfähigem mehrschichtigem Polyimid, das mit einer Metallschicht, meist Aluminium, versehen ist. In der Raumfahrt müssen diese Superisolatoren Temperaturunterschieden von 150 Grad Celsius sowie gleichzeitig mechanischen Belastungen widerstehen.
Die Empa-Forscherinnen arbeiten jetzt an einer Lösung, wie diese Isolation einerseits noch zu verstärken ist, andererseits eine flexible Elektronik implantiert werden kann. Die Temperatur- und Vakuumbeständigkeit ergibt sich aus einer Schicht zwischen dem Polymer und dem Aluminium. In einem Experiment beschichten die Forscherinnen Barbara Putz und Johanna Byloff eine 50 Mikrometer starke Polyimidfolie mit 150 Nanometer starkem Aluminium. Dazwischen bringen sie eine nur 5 Nanometer starke Aluminiumoxidschicht ein. Dafür nutzen die Forscherinnen eine Beschichtungsmaschine der Empa-Ausgründung Swiss Cluster AG mit Sitz in Spiez.
„Unsere Materialkombination entspricht derjenigen, die für Weltraumanwendungen eingesetzt wird, beispielsweise bei der europäischen Merkur-Sonde BepiColombo oder beim Sonnenschild des James-Webb-Weltraumteleskops der NASA“, wird Johanna Byloff in der Mitteilung zitiert. „Nur bildet sich die Oxid-Zwischenschicht dort auf natürliche Weise, während wir sie gezielt herstellen, wodurch sich die Eigenschaften einstellen lassen.“ Im Ergebnis der Studie zeigte sich eine höhere Temperaturbelastbarkeit und Reissfestigkeit. Weitere Tests sollen mit anderen Polymeren und eingelagerten Dünnschichten erfolgen. Dabei sehen Putz und Byloff weitere Anwendungsgebiete im Bereich der flexiblen Elektronik, die ebenfalls auf metallbeschichteten Polymersubstraten basiert. Das könnten etwa falt- oder rollbare Geräte sowie smarte Textilien und anschmiegsame medizinische Sensoren sein. ce/ww
