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UV-härtbare PU-Beschichtung schützt faltbare Glas-Displays
Ein chinesisches Forschungsteam hat eine UV-härtbare Polyurethanacrylat-Beschichtung entwickelt, die die mechanische Belastbarkeit von ultradünnem Glas (UTG) für faltbare Displays deutlich verbessert. Die neuartige Formulierung mit trifunktionellem Polyetheramin kombiniert einen hohen Speichermodul mit Zähigkeit und ermöglicht 200.000 Faltzyklen sowie eine thermische Regeneration von Weissbrüchen.
Ultradünnes Glas (UTG) hat sich als Schlüsselsubstrat für faltbare Displays etabliert – doch seine inhärente Sprödigkeit erfordert hochleistungsfähige Schutzbeschichtungen, um die mechanische Langzeitstabilität zu gewährleisten. Konventionelle Schutzfolien aus Polyethylenterephthalat (PET) stossen dabei zunehmend an ihre Grenzen. Zur Adressierung dieser Herausforderung entwickelte das Forschungsteam eine skalierbare Strategie für faltbare Elektronik: Ein trifunktionelles polyetheraminbasiertes Polyurethanacrylat (PEUA) als UV-härtbares Harz, synthetisiert aus Hydroxyethylacrylat (HEA), Isophorondiisocyanat (IPDI) und Polyetheramin, wurde für die direkte Beschichtung von UTG konzipiert.
Die resultierende PEUA-Beschichtung zeigt eine aussergewöhnliche Gesamtperformance. Die optische Transparenz von über 92 % bei 550 nm blieb erhalten, während ein bemerkenswert hoher Speichermodul von rund 2,18 GPa erreicht wurde. Zusätzlich weist das System eine exzellente thermische Stabilität (T5% ca. 252 °C) sowie eine Glasübergangstemperatur (Tg) von rund 140 °C auf. Damit adressiert die Formulierung zentrale Anforderungen an Schutzbeschichtungen für faltbare Displays: Transparenz, Steifigkeit und Temperaturbeständigkeit.
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Deutliche Verbesserung der Schlagbeständigkeit und Faltstabilität
Mechanische Prüfungen demonstrierten die Wirksamkeit der Beschichtung eindrucksvoll: Eine 40 µm dicke PEUA-Schicht erhöhte die Pen-Drop-Versagenshöhe des UTG gegenüber unbeschichtetem Glas um 16 cm. Zudem änderte sich der Versagensmodus – von katastrophaler radialer Rissbildung hin zu lokalisierten, nicht-propagierenden Eindrücken. Diese Transformation ist für die Praxis besonders wertvoll, da sie das Ausfallrisiko drastisch reduziert.
Das beschichtete UTG überstand zudem 200.000 nach innen gerichtete Faltzyklen bei einem Radius von R = 3 mm ohne Knickbildung oder Delamination. Selbst bei extremer Faltung (R = 1,5 mm) induzierte Spannungs-Weissbruch konnte durch kurze thermische Behandlung vollständig regeneriert werden – ein einzigartiges Merkmal, das die Langzeittauglichkeit weiter unterstützt.
Synergie aus starren und flexiblen Segmenten
Die synergistische Performance beruht auf einem optimierten vernetzten Netzwerk. Starre IPDI-Segmente liefern die strukturelle Steifigkeit, während flexible Polyetheramin-Ketten eine effiziente viskoelastische Energiedissipation ermöglichen. Diese Kombination adressiert den seit langem bestehenden Zielkonflikt zwischen Steifigkeit und Zähigkeit in UTG-Schutzmaterialien.
Für Hersteller faltbarer Elektronik bietet die Studie eine skalierbare, PET-freie Designstrategie für hochleistungsfähige Schutzbeschichtungen. Der Ansatz trägt dazu bei, die Zuverlässigkeit und die Nutzererfahrung der nächsten Generation faltbarer Displays voranzubringen – ein wachsender Markt, in dem die Anforderungen an funktionale Beschichtungen kontinuierlich steigen.
Quelle: Shi, G. et al. High-modulus and toughened polyurethane acrylate coating with thermal recovery capability for the mechanical reinforcement of ultra-thin glass. Prog. Org. Coat. 217, 110253 (2026). https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2026.110253
