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In der Elektronikfertigung werden viele Oberflächen mit Primern vorbehandelt. Diese Mittel verbessern die Hafteigenschaften von stark beanspruchten oder schwer verklebbaren Oberflächen und Beschichtungen. Die bessere Haftung von Klebstoffen oder Lacken erhöht die Beständigkeit gegen Wasser und Chemikalien sowie den Korrosionsschutz und damit die Produktqualität. Klassische Anwendungsbereiche sind das Kleben von Glas auf Kunststoff, von Metall auf Kunststoff, Smartphones und Tablets, AR/VR-Linsenverklebungen, Lautsprecherverklebungen, Versiegelungen von Mobile Devices und Akkus.

 

Feuervergoldung in Nepal

Die Technik der Feuervergoldung ist in vielen Zivilisationen seit langem bekannt. In Nepal scheiden Handwerker Goldschichten auf Metall (z. B. Kupfer) ab, indem die auf die Metalloberfläche aufgetragene Goldamalgam-Paste erhitzt wird. Mit Hilfe von modernen analytischen Methoden wurde an der Tribhuvan Universität bei der Feuervergoldung mit einem Gold-Quecksilber Amalgam (1:4 bis 1:5 Gewichtsverhältnis) festgestellt, dass eine polykristalline Goldschicht gebildet wird. Die Porosität lag im Submikronbereich. Die Auswirkungen der doppelten Beschichtung von Goldamalgamschichten, des Polierprozesses und der Eisenoxidbehandlung auf die Goldschicht wurden auch untersucht. Es wurde festgestellt, dass der optische Reflexionsgrad mit zunehmender Oberflächenglätte durch die doppelte Beschichtung und das Glätten zunimmt.

Der Goldglanz wurde außerdem durch eine Eisenoxidbehandlung aufgrund der erhöhten Reflexion im roten Spektralbereich verstärkt.

Quelle: Indian J. Pure Appl. Phys. 60 (2022), pp. 117–123

2D-Tinte

2D-Materialien weisen eine große Bandbreite an physikalischen und chemischen Eigenschaften auf. Die meisten dieser Materialien können entweder in einer Lösung synthetisiert werden oder aus einem Schichtkristall in einer Flüssigkeit herausgelöst werden. Jedoch stellt sich heraus, dass die Verarbeitung von 2D-Materialien zu druckbaren oder lackierbaren Tinten für die Herstellung von funktionellen Geräten recht schwierig ist. Grund dafür ist das Verhalten der Suspension in beiden Fällen, wobei laut DLVO-Theorie die Konzentration der Nanoblätter in den Suspensionen eine Obergrenze hat, über der die Suspension instabil wird. Additive müssen trotzdem in hohen Konzentrationen verwendet werden, um die Probleme bei der Verarbeitung zu lösen, aber sie verschlechtern die elektronischen Eigenschaften der Materialien drastisch. Um die Zusatzstoffe zu entfernen, kann eine Hochtemperaturbehandlung nach der Abscheidung eingesetzt werden, was jedoch den Herstellungsprozess verkompliziert und die Auswahl der Materialien eventuell einschränkt.

Anwendungsmöglichkeiten für vdW-Tinte

Arbeitsgruppen aus EMPA, EPFL und ETHZ in der Schweiz haben unter Ausnutzung der einzigartigen Eigenschaften von 2D-Materialien eine universelle Strategie für die Formulierung von Tinten ohne Zusatzstoffe entwickelt, bei der die Rolle der Zusatzstoffe durch van-der-Waals-­Wechselwirkungen (vdW) übernommen wird. In dieser neuen Klasse von sogenannten vdW-Tinten werden die Lösungsmittel in dem miteinander verbundenen Netzwerk der 2D-Materialien dispergiert, wodurch die durch die Dispersion bedingten Einschränkungen bei der Auswahl der Lösungsmittel minimiert werden. Das Fließ­ver­halten der Tinten und die mechanischen Eigenschaften der resultierenden Filme werden hauptsächlich durch die zwischenliegenden vdW-Attraktionen gesteuert. Die Struktur der vdW-Tinten, ihre rheologischen Eigenschaften und das Filmbildungsverhalten werden in der Veröffentlichung im Detail diskutiert. Die großtechnische Herstellung und Formulierung der vdW-Tinten für die wichtigsten Druck- und Beschichtungsmethoden mit hohem Durchsatz sowie ihre Anwendung für die Herstellung funktioneller Filme/Geräte bei Raumtemperatur werden demonstriert.

Quelle: Adv. Mater. 34 (2022), 2103660

Zink-Anoden und Dendriten-Bildung in Akkus

Wässrige Zink-Ionen-Batterien gelten aufgrund ihrer geringen Kosten und hohen Sicherheit als optimale Kandidaten für stationäre Energiespeichersysteme. Es ist jedoch bekannt, dass Zink leicht zu Dendriten anwachsen kann, was zu einer eingeschränkten Zyklusleistung und einem schnellen Ausfall der Batterien führt.

Wissenschaftler an der King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) in Saudi-Arabien haben eine neue Strategie zur Überwindung des Dendritenproblems vorgeschlagen, bei der ein selektiv polarisiertes ferroelektrisches Polymermaterial (Poly(vinyliden- fluorid-trifluorethylen) (P(VDF-TrFE)) als Oberflächenschutzschicht auf Zinkanoden eingesetzt wird. Eine solche polarisierte ferroelektrische Polymerschicht kann eine örtlich konzentrierte Zinkionenverteilung entlang der beschichteten Oberfläche und damit das horizontale Wachstum von Zinkplatten ermöglichen.

Als Ergebnis weisen symmetrische Zinkbatterien, die solche Anoden verwenden, eine lange Zykluslebensdauer bei 0,2 mA cm-2, 0,2 mA.h cm-2 für 2000 Stunden und eine hohe Ratenleistung bis zu 15 mA cm-2 auf. Die vollständige Zelle (einschließlich einer Zn-MnO2-Batterie und eines Zink-Ionen-Kondensators) auf der Grundlage dieser Anode wurde demonstriert. Andere Metallanoden könnten unter Ausnutzung der Polymerferroelektrizität geschützt werden, so die Autoren. Es wäre interessant zu beobachten, ob solche Erkenntnisse auch für die Galvanotechnik von Bedeutung sein könnten.

Sonstiges

Neuigkeiten aus Indien gibt es auch im E-Bike-Segment: Die TVS Motor Company aus Chennai übernimmt die Mehrheit der Swiss E-Mobility Group (SEMG). Die Absicht scheint klar: Der vor allem im Roller-Segment starke Massenproduzent will in Europa im boomenden E-Bike-Markt Fuß fassen.

Das Prüf- und Zertifizierungsunternehmen TÜV SÜD hat im Dezember 2021 den Grundstein für eine neue Einrichtung zur Prüfung und Zertifizierung von elektrischen und elektronischen Produkten sowie medizinischen Geräten in Bengaluru gelegt.

Diese neue integrierte Büro- und Laboreinrichtung soll Anfang 2023 fertiggestellt werden. Die mit einer Investition von 15 Mio. EUR errichtete Anlage umfasst 70.000 m² und wird die zweite Laboreinrichtung in Bengaluru sein.

Um eine vertrauenswürdige Elektronik-Wertschöpfungskette in den Bereichen der Anwendung von Herstellungs- und Verpackungstechnologien zu etablieren, wird ein Programm für die Errichtung von Verbindungshalbleiter-/Silizium-Photonik-/Sensorfabriken und Halbleiter-Montage-, Test-, Markierungs- und Verpackungsanlagen (ATMP)/OSAT-Anlagen in Indien umgesetzt. Zur Produktion von Halbleitern und Displays in Indien hat die indische Regierung 5 Anträge bekommen. Vedanta in JV mit Foxconn, IGSS Ventures Pte mit Hauptsitz in Singapur und ISMC haben Vorschläge für Halbleiterfabriken eingereicht. Die Anträge wurden für die Errichtung von Halbleiterfabriken im Bereich von 28 nm bis 65 nm mit einer Kapazität von ca. 120.000 Wafern pro Monat und einer voraussichtlichen Investition von 13,6 Mrd. US-Dollar eingereicht, wobei eine steuerliche Unterstützung der Zentralregierung in Höhe von fast 5,6 Mrd. US-Dollar beantragt wurde. Vedanta und Elest haben Anträge für Display-Fabriken mit einer voraussichtlichen Investitionssumme von 6,7 Mrd. US-Dollar gestellt und um steuerliche Unterstützung der Zentralregierung in Höhe von fast 2,7 Mrd. US-Dollar gebeten. Im Rahmen des Programms für die Errichtung von Display-Fabriken in Indien wurden Anträge für die Errichtung von TFT-LCD-Display-Fabriken der Generation 8.6 sowie von Display-Fabriken der sechsten Generation für die Herstellung von hochmodernen AMOLED-Displays eingereicht, die in modernen Smartphones verwendet werden. Vier weitere Unternehmen, nämlich SPEL Semiconductor Ltd, HCL, Syrma Technology und Valenkani Electronics, haben sich im Rahmen dieses Programms für die Halbleiter-Verpackung registriert. Ruttonsha International Rectifier hat sich im Rahmen dieses Programms für Verbindungshalbleiter registriert.

 

Eisenphosphat ersetzt Nickel-Mangan-Kobalt als Kathodenmaterial

Noch können wir uns den politisch geförderten Elektromobilitäts-Booster mit bis zu 9000 € Subvention pro Fahrzeug leisten (Abb. 1). Und noch bleibt dies bei 50 Mio. Bestandsfahrzeugen mit Verbrennungsmotoren in Deutschland versus 0,6 Millionen batterieelektrischen Pkw (BEV) – Stand Ende 2021 – nur ein größerer Tropfen auf dem heißen Stein. Wenn aber bis 2030 die geplanten 10 Millionen BEVs abends gemeinsam an den Wallboxen laden, stellt sich die noch offene Frage, wo die notwendige Energie herkommt.

Die Abhängigkeit von asiatischen Herstellern ist noch groß

Der Markt für E-Autos boomt. 2020 wurden rund 200 000 E-Autos in D abgesetzt. Weltweit schätzt IHS Markit für 2021 den Absatz von E-Autos auf 4 Millionen, ein Plus von 70 %. Bis 2025 soll der weltweite Absatz auf 12,2 Millionen wachsen.

Zn-Mn Anoden und Meereswasser-Elektrolyt

Am College of Engineering der Oregon State University in den USA haben Forscher eine spezielle Anode für Akkus entwickelt, die in der Lage ist, Meereswasser statt organischen Lösungsmitteln als Elektrolyt zu nutzen. Die nanostrukturierte Legierung ist auf Zink und Mangan basiert. Die Bildung von Dendriten wird durch Oberflächen- Reaktionsthermodynamik und Reaktionskinetik unterdrückt. Sehr hohe Stabilität über mehrere Tausende Zyklen wurde beobachtet. Weil Zink-Ionen bivalent sind, ist die Energie-Dichte wesentlich höher als bei Lithium-Akkus.

Forschende des Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT entwickelten eine Methode, um das Anodenmaterial von Lithium-Ionen-Akkus mit ultrakurz gepulster Laserstrahlung schnell, zuverlässig und beschädigungsfrei abzutragen. Dieser Abtragprozess legt die elektrischen Kontaktstellen, die sogenannten Tabs, frei.