Gedruckter Schutz für empfindliche Elektronik

Blitzartige Entladungen dank Lawrence Livermore National Laboratory ohne negative Folgen

Elektrostatische Entladung: kann verheerend sein (Bild: Ryan Goldsberry und Adam Connell, llnl.gov)

Lawrence (pte001/11.11.2024/06:00) - Gleich zwei Fliegen mit einer Klappe schlagen Forscher des Lawrence Livermore National Laboratory ( https://www.llnl.gov/ ) mit einem neuartigen 3D-Druckverfahren. Sie schützen empfindliche Elektronik sowohl vor mechanischen Schäden, etwa durch Schläge mit einem Hammer, als auch vor solchen, die durch elektromagnetische Strahlung und elektrostatische Entladungen entstehen.

Schaltkreise effektiv schützen

In der Chemie- und Elektronikindustrie werden integrierte Schaltkreise oft aus diesem Grund zerstört. Die "Blitze" gehen von elektrostatisch aufgeladenen Objekten aus, etwa von menschlichen Fingern. Die Forscher verpacken die empfindliche Elektronik in elastomeren Silikonschäumen, die sie direkt aufdrucken. Die "Druckertinte" besteht aus Silikonharz, das Kohlenstoffnanoröhrchen und sogenannte rheologische Modifikatoren (Verdickungsmittel) enthält, die es ermöglichen, die schützende Tinte zu drucken. Außerdem sorgen sie für genau definierte Porengrößen, die den mechanischen Schutz sicherstellen.

Die leitfähigen Nanoröhrchen sind dazu da, Strahlung und elektrostatische Entladungen abzuwehren. Dieser Schutz ist für Spezialgeräte gedacht, die beispielsweise in der Medizin, in der Robotik und in anderen Bereichen eingesetzt werden. Der 3D-Druck ist eine sich schnell verbreitende Fertigungsmethode, die die Herstellung von zellularen Schäumen mit anpassbaren Poren ermöglicht, um mechanische Druckeigenschaften zu erzielen, die so angepasst werden, dass eine dauerhafte Verformung durch gleichmäßige Verteilung der Spannung in der gesamten gedruckten Architektur minimiert wird, sodass die darunter befindliche Elektronik nicht beeinträchtigt wird.

Paste schichtweise aufgetragen

Zusätzlich zur präzisen Steuerung der Druckarchitektur eignet sich der 3D-Druck für Harze, deren Eigenschaften präzise gesteuert werden können. Eingesetzt wird das direkte Tintenstrahldrucken, das sich für viele Materialien eignet, darunter wie in diesem Fall für Silikonharze. Es handelt sich um ein Extrusionsverfahren, bei dem eine Paste mit kontrollierten rheologischen Eigenschaften (Elastizität, Plastizität und Viskosität) schichtweise aufgetragen wird, sodass dreidimensionale Strukturen entstehen.

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