Transiente Materialien: Die Harakiri-Elektronik

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Nicht immer soll Elektronik möglichst lange halten. Rückstandsfreies Verschwinden von Implantaten etwa würde vielen Patienten eine weitere Operation ersparen.

Transiente Materialien heißt der Fachbegriff für Werkstoffe und Komponenten mit konstruktiv begrenzter Lebensdauer. Sie lösen sich in der Regel kontrolliert mehr oder weniger rückstandsfrei in ihrer Umgebung auf. Neben Aspekten der Nachhaltigkeit und auch der Sicherheit gehört speziell die Medizintechnik zu einem wichtigen Anwendungsbereich. Hier erspart die vorprogrammierte Auflösung etwa von Nahtmaterial oder medizinischen Implantaten dem Patienten die Risiken eines chirurgischen Eingriffs.

Das Fraunhofer FEP entwickelt solche biodegradierbaren Leiterbahnen und organische Dünnschichttransistoren in Vakuumtechnologie. Als Basistechnologie dient dabei die Abscheidung von Magnesium durch thermische Verdampfung im Hochvakuum. Magnesium ist als biodegradierbares und biokompatibles Metall schon länger bekannt und bereits als absorbierbares Implantatmaterial im klinischen Einsatz.

Transiente Materialien
Der „Hirn-Sensor“ von der Universität Illinois löst sich nach getaner Arbeit vollständig auf. (Bild: J. Rogers, University of Illinois).

Die Herausforderung besteht darin, dieses Metall auch auf biodegradierbaren Polymerfolien abzuscheiden, auf denen es normalerweise nicht ausreichend haftet. Durch geeignete Vorbehandlung der Substrate mittels Kombination von Trocknung, Plasmabehandlung und Verwendung von Saatschichten konnten inzwischen fein strukturierte Leiterbahnen in hoher Qualität dargestellt werden.

Projekt für transiente Materialien

Das Projekt „bioElektron – Biodegradierbare Elektronik für aktive Implantate“ von Fraunhofer soll Komponenten für biodegradierbare elektronische Bauteile entwickeln, die zum Beispiel in einem Implantat eingesetzt werden können.

Dies betrifft insbesondere

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

Diese Systemelemente sollen dabei monolithisch zu einem flexiblen Dünnschichtbauteil integriert werden.

 

 

Biodegradierbare Elektronik (Bild: Fraunhofer FEP)

Elektronische Bauteile, die sich vollständig selbst abbauen, eröffnen völlig neuartige Anwendungen. (Bild: Fraunhofer FEP).