Leitfähige Polymere

Metall leitet Strom, Kunststoff nicht – das stimmt nicht mehr

Jeder hat einmal in der Schule gelernt, dass Kunststoffe isolieren und daher gerne als Ummantelung von Stromkabeln eingesetzt werden. Aber stimmt das noch?

Nein. Mittlerweile sind auch leitfähige Kunststoffe auf den Markt gekommen, die das bisher eingesetzte Silicium stellenweise ablösen. Vorteil der Kunststoffe ist nicht nur die einfache Herstellung, sondern vor allem auch die Flexibilität, die es ermöglicht, biegsame Schaltungen herzustellen. U.a. profitieren auch Produktingenieure davon, denen damit eine weitaus größere Designfreiheit geboten wird.

Für die Entdeckung leitender Kunststoffe wurden im Jahre 2000 die Chemiker Alan MacDiarmid (Neuseeland) und Hideki Shirakawa (Japan) sowie der Naturwissenschaftler Alan J. Heeger (USA) mit dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet.

Ausschlaggebend für diese bahnbrechende Entdeckung war, wie so oft, ein Zufall. Anfang der 1970er Jahre versuchte Hideki Shirakawa, Polyacethylen (PAC) herzustellen. Ein kleiner Fehler sorgte dafür, dass anstatt PAC ein silbriges Material zum Vorschein kam.

Anlässlich eines Seminares besprach Shirakawa dies mit MacDiarmid und Heeger, die bei ihren Versuchen zur Polymerisation ähnliches erlebt hatten. Man beschloss, gemeinsam diesem Phänomen auf den Grund zu gehen. Damit wurde Polyacetylen zum ersten leitfähigen Kunststoff.

Mittlerweile kommen verschiedene leitfähige Polymere zum Einsatz, z.B. bei der Herstellung von Displays und Solarzellen, ebenso wie in der LED-Technologie. Verschiedene PA-Folien sind bereits mit einer Leitfähigkeit ähnlich Kupfer ausgestattet. Leitfähige Polymere haben sehr oft den Vorteil einer guten Witterungsbeständigkeit und sind wenig korrosionsanfällig. Außerdem bieten sie stellenweise Schutz gegen thermomechanische Belastungen und sind potenziell kostengünstiger.

Auch Polyethylen oder Polypropylen, die beiden am häufigsten eingesetzten Kunststoffe, können durch Zugabe von Leitfähigkeitsrußen zu leitfähigen Polymeren verändert werden. Die guten Eigenschaften wie Abriebfestigkeit oder chemische Beständigkeit bleiben dabei erhalten.

Ebenso ist im 2k-Spritzguss eine punktgenaue Kombination aus leitfähigen und isolierenden Kunststoffen möglich.

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