Vom Material zur Anwendung – Die Entwicklung von leitfähigem Schaum

Da elektronische Geräte immer kleiner und schneller werden, stellen elektromagnetische Störungen (EMI) ein wachsendes Problem dar. Leitfähiger Schaum, ein Verbundmaterial, das Dämpfung und Leitfähigkeit vereint, hat sich in verschiedenen Branchen als wichtige Lösung zur EMI-Abschirmung herausgestellt.

Dieser Artikel untersucht die Entwicklung von leitfähigem Schaum—von seinen Ursprüngen bis hin zu technologischen Fortschritten und erweiterten Anwendungsmöglichkeiten.

1. Die Geburt des leitfähigen Schaums

Vor den 1980er Jahren beruhte die EMI-Abschirmung hauptsächlich auf Metallgehäusen und Gummidichtungen. Da die Geräte jedoch immer dünner und kompakter wurden, konnten herkömmliche Materialien die Anforderungen an die Designflexibilität nicht mehr erfüllen. Forscher begannen, Schaumstoffe mit leitfähigen Beschichtungen zu versehen und so einen leitfähigen Schaum zu schaffen, der sowohl Polsterung als auch EMI-Schutz bot. Frühe Schäume auf Kohlenstoffbasis waren kostengünstig, beschränkten sich jedoch auf die Abschirmung niederfrequenter Signale.

2. Technologische Evolution: Von Kohlenstoff- zu Metallbeschichtungen

In den 1990er Jahren wurden im Zuge der Weiterentwicklung der drahtlosen Kommunikation und der Hochgeschwindigkeitsschaltungen leitfähige Schäume mit Metallbeschichtungen entwickelt. Durch das Auftragen von Nickel/Kupfer (Ni/Cu), Silber/Kupfer (Ag/Cu) oder Kohlenstoffbeschichtungen auf PU-, Silikon- oder EPDM-Schaumbasis wurden erhebliche Leistungsverbesserungen erzielt:

• Abschirmwirkung bis zu 60–100 dB (GHz-Frequenzen)

• Hervorragende Kompressionswiederherstellung (30–50 % Dicke)

• Breite Umweltstabilität (-40°C bis +120°C)

• Hohe Individualisierungsmöglichkeiten: Stanzen, Prägen, Kleberücken

Diese Verbesserungen führten zu einer weitverbreiteten Einführung in der Unterhaltungselektronik, der industriellen Steuerung und in medizinischen Geräten.

3. Erweiterte Anwendungen: Von Smartphones bis zur Luft- und Raumfahrt

Im 21. Jahrhundert ist leitfähiger Schaum unverzichtbar geworden in:

• Unterhaltungselektronik : EMI-Abschirmung zwischen Leiterplatten und Gehäusen in Smartphones und Tablets.

• 5G-Kommunikation : Sicherstellung der Signalintegrität in Basisstationen und HF-Modulen.

• Fahrzeuge mit neuer Energie (NEVs) : EMI-Abschirmung in BMS- und Steuerungssystemen.

• Medizinelektronik : Schutz von Präzisionsinstrumenten vor Störungen.

• Luft- und Raumfahrt & Verteidigung : Leichte EMI-Abschirmung in Radarsystemen und Satelliten.

4. Zukunftstrends: Umweltfreundliche, flexible und intelligente Lösungen

Leitfähiger Schaum entwickelt sich in Richtung:

• Umweltfreundliche und recycelbare Materialien (RoHS-, REACH-konform)

• Ultradünne und flexible Designs für Wearables und flexible Elektronik

• Integration fortschrittlicher Materialien wie nanoleitfähige Beschichtungen und selbstheilende Schäume

• Intelligente Fertigung mit KI-gesteuerter Anpassung und Automatisierung