Plastik-Elektronik bleibt auch bei 220 Grad cool

Hitzebeständige Elektronik aus Kunststoff.

Bild: John Underwood, purdue.edu

Elektronische Schaltkreise, die auf leitfähigem Kunststoff basieren, sind noch temperaturanfälliger als Siliziumbauteile, bis jetzt jedenfalls. Denn Forschern der Purdue University haben Plastik-Elektronik entwickelt, die 220 Grad Celsius aushält, ohne dabei Fehlfunktionen zu zeigen.

Kunststofflegierung als Schlüssel

"Heute eingesetzte Elektronik funktioniert zwischen minus 40 und plus 85 Grad Celsius", sagt Purdue-Forscher Jianguo Mei. Außerhalb dieses Bereichs arbeite diese nicht mehr zuverlässig. "Wir haben ein Material entwickelt, das hohe Temperaturen aushält, indem wir zwei unterschiedliche Kunststoffe miteinander kombinierten." Einer dieser Kunststoffe ist ein Halbleiter, der Strom unter bestimmten Voraussetzungen leitet, der andere ein temperaturfester Nichtleiter.

Die beiden Ausgangsmaterialien einfach miteinander zu vermischen, erwies sich als aussichtslos. "Es kam auf das richtige Mischungsverhältnis an, damit nicht einer der beiden Kunststoffe die Oberhand behält und das Bauteil funktionsunfähig bleibt", sagt Aristide Gumyusenge, der zu Meis Team gehört. Der temperaturfeste Kunststoff soll die Form des Bauteils bewahren, wenn es erhitzt wird. Dazu bedurfte es eines ausgeprägten Netzwerks, in dem beide Kunststoffe ihre festen Plätze haben.

Einsatzmöglichkeiten in Autos und Flugzeugen

Nicht nur die Temperaturbeständigkeit ist erstaunlich, sondern auch eine andere Eigenschaft. Während sich die Eigenschaften normaler elektronischer Schaltkreise leicht verändern, wenn die Temperatur variiert, bleiben sie bei den neuen Bauteilen stets gleich. Das könne man sich leicht vorstellen, meint Gumyusenge. Ein Laptop beispielsweise arbeite in einem klimatisierten Raum weitaus schneller als in der Wüste vor Arizona.

Hochtemperatur-Elektronik ist nicht nur interessant für Wüstenwanderer, sondern auch für den Einsatz in Autos oder Flugzeugen. Weil die Abgase sehr heiß sind, können heutige Sensoren nicht so nah an den Rohren angebracht werden, dass sie beispielsweise Schadstoffe direkt messen. Das Gleiche gilt für Flugzeuge.

Bei Anwendungen im Weltraum kommt es auf eine andere Eigenschaft an. Hier eingesetzte Elektronik muss auch bei extrem tiefen Temperaturen funktionieren. Die neuen Bauteile aus Kunststoff, so vermuten die Forscher, sind auch für Tiefsttemperatureinsätze geeignet. Wann diese schlappmachen, wollen die Wissenschaftler nun herausfinden.

Quelle: www.pressetext.com/Wolfgang Kempkens