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Neue PU/PEG-MXene-Nanokomposite für flexible Elektronik
Ein serbisch-französisches Forschungsteam hat Polyurethan-Nanokomposite mit funktionalisierten MXenen entwickelt, die verbesserte thermische, mechanische und elektrische Eigenschaften bieten und für Beschichtungen in Sensorik und EMI-Abschirmung geeignet sind.
MXene-Polymer-Verbundwerkstoffe gelten als zukunftsträchtig für flexible Elektronik, da sie eine Kombination aus hoher elektrischer Leitfähigkeit und mechanischer Stabilität ermöglichen. In einer aktuellen Studie wurde ein neuartiges, mit Polyethylenglykol (PEG) funktionalisiertes Titancarbid-MXene hergestellt und in Polyurethan-Matrizen integriert. Die Nanokomposite wurden in situ über eine zweistufige Polyadditionsmethode synthetisiert, wobei die weichen Segmente des PU in Anteilen von 30 bis 60 Gewichtsprozent variiert wurden.
Analysen mittels FTIR, XPS, SEM, TEM und XRD bestätigten die erfolgreiche Funktionalisierung und eine vergrößerte Schichtabstandsstruktur der MXene-Partikel. Die resultierenden PU/PEG-MXene-Nanokomposite zeigten deutlich verbesserte Eigenschaften: eine Glasübergangstemperatur von 48 bis 62 °C, eine Zersetzungstemperatur von 278 bis 297 °C sowie eine erhöhte mechanische Stabilität mit Elastizitätsmodulen von 8 bis 84 MPa. Auch die Oberflächeneigenschaften verbesserten sich, mit niedriger Rauigkeit (11 bis 87 nm) und einem hohen Wasserkontaktwinkel von bis zu 109°.
Veranstaltungstipp: Funktionelle Beschichtungen
Beschichtungen sollen inzwischen nicht mehr nur gut aussehen und vor Korrosion schützen. So gut und wichtig beide Eigenschaften sind, viele Kund:innen wollen mehr. Viele dieser Anforderungen lassen sich mit dem Begriff „Funktionale Beschichtungen“ beschreiben. Beliebte Schlagwörter, die hier oft fallen, sind anti-Eis, anti-Graffiti, Selbstheilung oder die oft genannte Haifischhaut. Manche dieser Eigenschaften sind inzwischen gut erforscht und am Markt etabliert, andere haben noch praktische Hürden zu überwinden. Welche funktionellen Beschichtungen zu welcher dieser Kategorien gehören, vermittelt Ihnen dasFARBE UND LACK Seminar „Funktionelle Beschichtungen“ am 10.09.2025 in Essen.
Optimale Zusammensetzung bei 50 % Weichsegment
Besonders vorteilhaft erwies sich ein Nanokomposit mit 50 Gewichtsprozent Weichsegmentanteil. Dieses Material zeigte die beste Balance aus thermischen, mechanischen und Oberflächeneigenschaften und gilt daher als besonders geeignet für Anwendungen wie flexible Sensoren und EMI-Abschirmungen. Die Forschenden heben hervor, dass die Mikrophasenseparation verstärkt und die Wasserstoffbrückenbindungen in der Urethanstruktur verbessert wurden. Damit eröffnen PU/PEG-MXene-Nanokomposite neue Perspektiven für Beschichtungen in elektronischen Hightech-Anwendungen.
Quelle: Pešić, I. et al., Synthesis and properties of in situ prepared polyurethane/PEG-MXene nanocomposites. Prog. Org. Coat. 203, 109158 (2025).
