Das Kompetenzzentrum fokussiert sich thematisch auf die Entwicklung flexibler organischer und nanostrukturbasierter Elektronik. Die Entwicklung und Fortschritte in flexibler Elektronik erfordern eine enge interdisziplinäre Zusammenarbeit von Fachleuten aus den Bereichen Chemie, Materialwissenschaft, Elektronik, Mechatronik und Informatik, um innovative Lösungen zu schaffen und die vielfältigen Anforderungen dieser aufstrebenden Technologie zu erfüllen.

Materialien für flexible Elektronik umfassen oft biegsame Substrate wie Polyimid oder PET, leitfähige Polymere wie PEDOT:PSS sowie leitfähige Tinten und Pasten und nanostrukturierte Materialien wie leuchtende Quantenpunkte.

Die Herstellung flexibler Elektronik erfolgt oft durch Drucktechniken wie Tintenstrahldruck oder Roll-to-Roll-Verfahren, oder Dünnschichtverfahren wie Tauch- und Schleuderbeschichtungen, die es ermöglichen, elektronische Bauelemente direkt auf flexiblen Substraten herzustellen.

Bauelemente in flexibler Elektronik können biegsame Transistoren, leitfähige Tinten, dehnbare Sensoren und flexible Displays umfassen, die speziell entwickelt sind, um sich an verschiedene Formen anzupassen.

Die Analyse flexibler Elektronik erfolgt durch Methoden wie verschiedenste Mikroskopie- und Spektroskopieverfahren, um die Zusammensetzung und Struktur der flexiblen Materialien zu untersuchen und die Qualität der hergestellten Bauelemente zu bewerten.

Flexible Elektronik und Wearables

Flexible Elektronik und Wearables repräsentieren innovative Technologien, die die Grenzen traditioneller Elektronik aufbrechen. Flexible Elektronik nutzt biegsame Materialien wie Polyimid und ermöglicht die Herstellung von elektronischen Bauteilen auf flexiblen Substraten. Diese Technologie ermöglicht die Entwicklung von Wearables, intelligenten Geräten, die in Kleidung oder am Körper getragen werden können.

Wearables integrieren flexible Elektronik, um vielfältige Funktionen zu bieten, von Fitness-Trackern über intelligente Uhren bis hin zu biomedizinischen Sensoren. Durch ihre Anpassungsfähigkeit an die Körperform bieten Wearables nicht nur Komfort, sondern eröffnen auch neue Möglichkeiten für die Überwachung von Gesundheitsparametern, die Verfolgung von Aktivitäten und die Interaktion mit digitalen Informationen. Die Kombination von flexibler Elektronik und Wearables verspricht somit eine spannende Zukunft für tragbare Technologien, die nahtlos in unseren Alltag integriert werden können.

Die interdisziplinären Forschungsarbeiten mit dem Fachbereich Textil- und Bekleidungstechnik finden Sie unter: Smart Textiles

Nanostruktur-basierte Lichtemitter

Nanostrukturierte Materialien haben in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen, insbesondere im Bereich der Lichtemitter. Diese hochentwickelten Materialien bieten die Möglichkeit, Bauelemente zu schaffen, die nicht nur äußerst effizient, sondern auch äußerst vielseitig sind.

Die Grundlage für diese Lichtemitter bilden Nanostrukturen. Kolloidale, halbleitende Quantenpunkte (engl. Quantum Dots, QDs) werden beispielsweise in QD-LEDs als Leuchtmedium verwendet (bekannt aus QLED-TVs oder -Monitore), da ihre Emissionsfarbe durch die Größe der Partikel präzise eingestellt werden kann. Diese winzigen Strukturen ermöglichen nicht nur eine präzise Steuerung der optischen Eigenschaften, sondern eröffnen auch die Möglichkeit, Bauelemente herzustellen, die entweder flächig oder in Form einzelner Garne verwendet werden können. Diese Flexibilität eröffnet neue Horizonte für die Integration von Lichtemittern in unterschiedlichste Anwendungen.

Die Bauelemente auf Nanostruktur-Basis können sowohl mit Wechselstrom (AC) als auch mit Gleichstrom (DC) betrieben werden, was ihre Anpassungsfähigkeit und Anwendungen weiter erhöht, sei es in der Beleuchtungstechnik, der Architektur oder im Automotive-Bereich.

Textile Batterien
Das steigende Interesse an Smart Textiles führt zur Notwendigkeit von lokaler, textil-basierter Stromversorgung. Dabei sollte diese flexibel und kompakt sein, sodass keine Einschränkung in der Haptik der Textilien entsteht. Es gibt zwei Ansätze textile Batterien zu realisieren: zum einen in einem Schichtaufbau, bei dem textile Elektroden verwendet werden oder zum anderen können leitfähige Garne mit einem gel-artigen Elektrolyt beschichtet werden. Beide Varianten konnten bereits erfolgreich an der Hochschule Niederrhein realisiert werden, indem Gel-Elektrolyte auf Basis von Gelatine verwendet wurden.

Besonders wenn textile Batterien in der Nähe des Körpers eingesetzt werden sollen, ist es wichtig, nicht-toxische und umweltfreundliche Materialien zu verwenden. Wir konnten einen Prototypen einer textil-basierten Batterie mit einem biologisch abbaubaren Gel-Elektrolyt entwickeln. Durch Einbringen eines textilen Separators kann die Batterie geknickt werden, ohne einen Kurzschluss zu erzeugen.

Suchen Sie eine Abschlussarbeit, Praxisphase oder Projektarbeit? Dann schauen Sie gerne in unseren Moodle Raum nach ausgeschriebenen Themen.