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Abbaubare Elektronik

Bauteile sollen sich nach einer vorgegebenen Zeit selbst abbauen

| Redakteur: Rebecca Vogt

Fraunhofer-Forscher arbeiten an elektronischen Bauteilen, die sich nach einer vordefinierten Zeit biologisch abbauen. Erste Ergebnisse werden jetzt auf der Productronica 2017 präsentiert.
Fraunhofer-Forscher arbeiten an elektronischen Bauteilen, die sich nach einer vordefinierten Zeit biologisch abbauen. Erste Ergebnisse werden jetzt auf der Productronica 2017 präsentiert. (Bild: Fraunhofer-FEP)

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Fraunhofer-Inst. für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP

In einer Projektgruppe arbeiten Forscher des Fraunhofer-Instituts seit rund einem Jahr an biodegradierbarer Elektronik. Die elektronischen Bauteile sollen sich nach einer vordefinierten Funktionszeit vollständig und ökologisch nachhaltig abbauen. Erste Ergebnisse präsentiert Fraunhofer jetzt auf der Productronica 2017.

Mit der abbaubaren Elektronik will man neuartige Anwendungen ermöglichen und zur Verringerung des ökologischen Fußabdrucks beitragen. Zu diesem Zweck hat im vergangenen Jahr die Projektgruppe ihre Arbeit aufgenommen. Die Federführung hat das Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik (FEP) inne. Beteiligt sind außerdem das Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme (ENAS), das Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik (IBMT), das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung (ISC) und die Fraunhofer-Projektgruppe Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie (IWKS).

Magnesium als biodegradierbares Material

Laut Fraunhofer ist die Herstellung von biodegradierbaren Leiterbahnen auf biodegradierbaren Substraten in Vakuumtechnologie eine Basistechnologie für die gewünschten Bauteile. Das Fraunhofer-FEP entwickelt dazu Leiterbahnen und organische Dünnschichttransistoren in Vakuumtechnologie. Als Basistechnologie nutzen die Forscher die Abscheidung von Magnesium durch thermische Verdampfung im Hochvakuum. Bei Magnesium handelt es sich um ein Metall, das als biodegradierbar und biokompatibel bekannt ist. Zudem befindet es sich bereits als absorbierbares Implantatmaterial im klinischen Einsatz.

Die Herausforderung besteht den Forschern zufolge darin, das Metall auch auf biodegradierbaren Polymerfolien abzuscheiden. In normaler Prozessführung haftet Magnesium dort nicht ausreichend. Durch geeignete Vorbehandlung der Substrate mittels Kombination von Trocknung, Plasmabehandlung und Verwendung von Saatschichten habe man inzwischen fein strukturierte Leiterbahnen in hoher Qualität darstellen können.

Medizinische Implantate müssten nicht mehr entfernt werden

Als neuartiges Anwendungsfeld für die abbaubaren elektronischen Bauteile böten sich beispielsweise aktive medizinische Implantate an, die nach Ablauf ihrer Funktionszeit vom Gewebe resorbiert werden und damit dem Patienten einen zweiten chirurgischen Eingriff ersparen.

Von der Fraunhofer Gesellschaft wird nun innerhalb eines Fraunhofer internen Programms das Verbundprojekt „Bio-Elektron – Biodegradierbare Elektronik für aktive Implantate“ gefördert. Ziel ist die Entwicklung wesentlicher Komponenten für biodegradierbare elektronische Bauteile, die sich dann etwa in einem Implantat einsetzen lassen.

Der Fokus liegt dabei auf folgenden Bauteilen:

  • Biodegradierbare Leiterbahnen
  • Biodegradierbare Elektrodenkontakte für elektrische Signalableitung oder Stimulation
  • Biodegradierbare Dünnschichttransistoren und Schaltungen
  • Biodegradierbare Barriereschichten als Wasser- und Gasbarriere und elektrische Isolationsschichten

Die genannten Systemelemente sollen dann monolithisch zu einem flexiblen Dünnschichtbauteil integriert werden.

Präsentation auf der Productronica 2017

Erste Ergebnisse stellt das Fraunhofer-FEP auf der Semicon Europe 2017 vor. Diese findet als Teil der Productronica vom 14. bis 17. November 2017 in München statt. Anzutreffen ist das Institut auf dem Silicon-Saxony-Gemeinschaftsstand in Halle B1, Stand B1-416. „Wir stehen nun bereit, unsere Ergebnisse auf der Productronica 2017 mit interessierten Partnern aus Industrie und Wissenschaft zu diskutieren, um sie zeitnah in die Praxis umsetzen zu können“, erklärt Dr. Michael Hoffmann, Leiter des Projekts Bio-Elektron.

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