Entwicklung von matrixanbindungs- und dispersionsoptimierten leitfähigen Nanokompositen für die Zwei-Photonen-Polymerisation

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Cemal Esen; Dr.-Ing. Ulrike Staudinger; Professorin Brigitte Voit, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 281079141

Das Ziel des geplanten Projektes ist die Entwicklung elektrisch leitfähiger Nanokomposite für die Zwei-Photonen-Polymerisation (2PP). Dahinter steht die Absicht, Materialien an die photonische Bearbeitung anzupassen, was bisher in der notwendigen Breite und Tiefe nicht erfolgt ist. Im geplanten Vorhaben sollen leitfähige Harze entwickelt und mit Hilfe der 2PP mikrostrukturiert werden. Die Leitfähigkeit soll über eine Compoundierung der Harze mit einwandigen Kohlenstoffnanoröhren (SWCNTs - Single Walled Carbon Nano Tubes), welche über eine hohe elektrische Leitfähigkeit verfügen, erzielt werden. Dabei ist es notwendig eine homogene Dispersion der SWCNTs in der Matrix zu erzeugen, um lokale Absorptionsspitzen bei der 2PP zu vermeiden. Mit Hilfe einer Ultraschallbehandlung sollen die SWCNTs in der Matrix dispergiert werden. Über eine Variation des SWCNT-Anteils in der Matrix soll die elektrische Leitfähigkeit der Nanokomposite eingestellt werden. Darüber hinaus soll der Einfluss einer chemischen Funktionalisierung der SWCNTs auf die Dispersion der SWCNTs und auf die Photopolymerisation des Harzes untersucht werden. Die Grenzen der strukturierbaren Konzentrationen und der damit erzielbaren Leitfähigkeitswerte sollen ermittelt werden. Durch die Variation von Laserleistung und Scangeschwindigkeit im 2PP-Verfahren sollen optimale Parameter für leitfähige Mikrostrukturen herausgefunden werden. Mögliche Anwendungsgebiete dieser Strukturen sind der Einsatz als mikroelektronische Bauelemente oder als mikro-elektromechanische Systeme (MEMS) in Sensoren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen