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Tohoku University, Japan: Nano-Kupfer kann Gold und Silber ersetzen

Japanische Wissenschaftler haben ein Nanomaterial auf Kupferbasis entwickelt, das die Eigenschaften von Edelmetallen wie Gold und Silber nachahmt. Es kann für die Herstellung elektronischer Geräte verwendet werden, die bislang auf den Einsatz von Gold und Silber angewiesen waren.

Nanopaste Bildquelle: © Kiyoshie Kanie

Kupfernanopaste mit Niedertemperatursintereigenschaften für die gedruckte Elektronik und Elektronikfertigung.

Laut der am 29. Januar in der von Nature verwalteten Online-Open-Access-Zeitschrift »Scientific Report« veröffentlichten Studie eignet sich das Material auch für die Herstellung elektronischer Bauteile unter Verwendung neuartiger Drucktechnologien (Printed Electronics).

Bisher waren die bestehenden Techniken zur Herstellung von Kupfernanopartikeln nicht ideal, da sie Anlagerungen von Verunreinigungen verursachten. Da diese Verunreinigungen nur über extrem hohe Temperaturen entfernt werden konnten, konnten sich bei Raumtemperatur erzeugte Kupfer-Nanopartikel nicht zu brauchbaren Teilen verfestigen.

Die gemeinsame Studie von Forschern der Tohoku University und der Mitsui Mining & Smelting Co. in Tokio berichtet über die erfolgreiche Synthese von Kupfernanopartikeln, wobei die Struktur der Kupfernanopartikel so verändert wurde, dass sie stabiler wurden und sich bei niedrigen Temperaturen nicht zersetzen.

»Kupfer ist ein attraktiver alternativer Werkstoff bei der Vorbereitung von Stromkreisen. Das wichtigste bei der Verwendung von Kupfer ist, es so zu verändern, dass es bei niedrigen Temperaturen erstarrt. Bisher war das schwierig, weil Kupfer leicht mit der Luftfeuchtigkeit interagiert und sich abbaut, was zu instabilen Nanopartikeln führt. Mit den in dieser Studie verwendeten Methoden, die die Struktur des Kohlenstoffs verändern und ihn dadurch stabiler machen, haben wir dieses Instabilitätsproblem erfolgreich überwunden«, sagt Dr. Kiyoshi Kanie, außerordentlicher Professor am Institut für multidisziplinäre Forschung für neuartige Materialien der Tohoku University.

Die Forscher wollen die Anwendung ihrer kupferbasierten Nanopartikel über die reine Elektronik hinaus erweitern. »Unser Verfahren hat effektiv Materialien auf Kupfer-Nanopartikel-Basis geschaffen, die in verschiedenen Arten von flexiblen und tragbaren On-Demand-Geräten verwendet werden können und die leicht über Druckverfahren zu sehr niedrigen Kosten hergestellt werden können«, erklärt Kanie.