Spitzenforschung an der TU Ilmenau Der Chip der Zukunft - wie eine elektronische Haut

Forscher der TU Ilmenau arbeiten an Leiterplatten, die völlig neue Geräte und Anwendungen erlauben. Sie sind komplett biegsam und flexibel wie Gummi. Sie schmiegen sich an jede Oberfläche an - egal ob Metall oder menschliche Haut - und man kann sie zusammenknüllen wie ein Staubtuch. Karsten Möbius hat sich die elastischen Chips in Ilmenau angesehen.

Flexible Leiterplatten
Bildrechte: MDR/Karsten Möbius

Nanotechnologe Heiko Jacobs von TU Ilmenau hält eine rechteckige Grafikkarte von einem PC in der Hand. Sie ist etwa 10 mal 20 Zentimeter groß. "Hier, das sind Leiterplatten, wie man sie von Computern kennt. Diese sind nicht flexibel oder biegbar."

Silikon als neues Trägermaterial

Wenn es nach Jacobs geht, ist das Schnee von gestern. Er legt die Platte beiseite und nimmt ein Stück Gummi, in dem goldene Streifen glänzen. Er zieht, dreht und knüllt es zusammen. Das sind die Leiterplatten von morgen. Das Basismaterial würden wir alle kennen, sagt Jacobs: "Das ist Silikon. Ähnlich wie sie das zu Hause im Badezimmer einsetzen, um Fugen dicht zu machen."

Ein altes Telefonkabel als Vorbild

Das Material wackelt wie Pudding in seiner Hand und lässt sich um das Fünffache auseinanderziehen. Das Problem ist nicht der Gummi, sondern dass die elektrischen Schaltkreise im Inneren beim Auseinanderziehen, Drehen, Biegen und Stauchen nicht kaputt gehen.

Die Lösung der Ilmenauer sieht so aus: "Man muss diese Drähte ähnlich wie bei einem Telefon in Schlaufenform verlegen. Bei der Telefonschnur, wie man sie früher kannte, ist es auch so."
Denkbar sei aber auch ein zweiter Ansatz: Das sind flüssige Metalle, die sich auseinanderziehen können.

Wir hier an der TU Ilmenau können das.

Heiko Jacobs, Nanotechnologe, TU Ilmenau

Prof. Heiko Jacobs, Fachgebietsleiter Nanotechnologie an der TU Ilmenau
Bildrechte: MDR/Karsten Möbius

Elektronische Bauteile müssen nicht nur dehnbar sein, wenn sie in oder auf einer Gummifläche sitzen, sondern auch extrem klein. Beim Verkleinern dieser Bauteile sind die Ilmenauer nach eigenen Aussagen besser als alle anderen auf der Welt. Gemeinsam mit seinem Doktoranden Shantonu Biswas aus Bangladesch arbeitet Heiko Jacobs seit zwei Jahren an dem Thema:

"Schaut man sich so einen Träger und die kleinsten Teile an, dann liegen sie im Bereich von einem Millimeter. Wir haben Technologien entwickelt, die es uns ermöglichen, mikroskopisch kleine Chips zu platzieren." Die seien sogar so klein, dass man sie gar nicht mehr sieht. Man hätte quasi eine elektronische Haut.

Noch fehlen dehnbare Displays

Wahrscheinlich ahnen wir noch gar nicht, wozu man diese flexiblen Schaltkreise verwenden wird - angefangen vom Pflaster, dass mit seinen integrierten Chips ständig den Gesundheitszustand kontrolliert bis zu völlig neuen Smartphones oder Geräten, die auch die härtesten Umweltbedingungen aushalten. Noch sind sie aber nicht perfekt. Denn es gibt ein Problem. Bisher kann man nur eine Lage in so eine Gummimatte einziehen. Moderne Leiterplatten besitzen aber mehrere miteinander verbundene Ebenen. Bei Displays ist das so: "Die Transistorebene ermöglicht es, einzelne Pixel anzusteuern. Man bringt ein LCD-Material und eine Beleuchtungseinheit auf. Das alles muss miteinander funktionieren."

Für dieses Problem hat noch niemand auf der Welt eine Lösung. Heiko Jacobs aus Ilmenau schätzt, dass spätestens in zehn Jahren alle Schaltkreise, die heute in Gebrauch sind, in Gummi gepackt werden können. Damit werden nicht nur völlig neue Formen und Funktionen möglich, sondern auch neue Geräte.    

Über diese Thema berichtete MDR AKTUELL im Radio | 28.01.2017 | 6.54 Uhr

Zuletzt aktualisiert: 19. Januar 2018, 12:10 Uhr