Funktionspasten für strukturierte Werkstoffanwendungen

Pasten im werkstofftechnischen Kontext sind mehrphasige, hochviskose Gemische, die typischerweise aus einer dispersen Feststoffphase (z. B. Metall-, Keramik- oder Polymerpartikel) in einer kontinuierlichen Flüssig- oder Polymermatrix bestehen. Charakteristisch ist ein ausgeprägtes viskoelastisch-plastisches Fließverhalten mit ausgeprägter Scherverdünnung, das ihre Verarbeitung durch Drucken, Rakeln oder Dispensen ermöglicht.

Die Zusammensetzung einer Paste wird aus der Zielanwendung heraus optimiert. Metallpulverpasten und Kupfer‑Nanopasten bestehen aus fein- bis nanoskaligen Metallpartikeln, organischen Bindern, Lösungsmitteln und Additiven (Dispergiermittel, Rheologiemodifikatoren). Nach der Applikation werden Lösungsmittel und Binder thermisch oder photochemisch entfernt; verbleibende Partikel sintern zu elektrisch oder thermisch leitfähigen Strukturen.

Druckbare Pasten sind zentral für additive Fertigung und gedruckte Elektronik (z. B. Sieb-, Inkjet- oder Aerosoljet-Druck). Wichtige Kenngrößen sind Partikelgrößenverteilung, Feststoffgehalt, Viskositätsprofil, Benetzungsverhalten und thermische Entbinderungs- bzw. Sinterkinetik. Diese Parameter bestimmen Auflösung, Schichtdicke, Rissneigung sowie die resultierenden mechanischen und funktionellen Eigenschaften.

Werkstoffwissenschaftlich relevant sind ferner Wechselwirkungen zwischen Partikeloberfläche und Binder, Oxidationsverhalten (insbesondere bei Kupfer-Nanopasten), Kornwachstum während des Sinterns sowie die resultierende Mikrostruktur. Durch gezielte Anpassung der Pastenformulierung lassen sich so maßgeschneiderte Funktionsschichten für Elektronik, Sensorik, Energieumwandlung und Schutzsysteme bereitstellen.

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