Anfang der siebziger Jahre entdeckten der Japaner Hideki Shirakawa und die Amerikaner Alan G. MacDiarmid und Alan J. Heger, daß auch manche Polymere Strom zu leiten vermögen Sogleich brach eine regelrechte Euphorie aus. Bald, so glaubte man, ließe sich eine Art Metalle wie die bekannten und bewährten Kunststoffe herstellen. In Massen kostengünstig produzierte transparente elektrische Schaltkreise und aufrollbare Computerbildschirme sollten demnach eigentlich schon längst marktgängige Produkte sein. Inzwischen sind die Ansprüche der Entwickler aber bescheidener geworden, denn viele Probleme bleiben noch zu lösen.
Zu den nun wirklich möglichen und wirtschaftlich interessanten Anwendungen gehören etwa Leuchtdioden, die bislang aus anorganischen Halbleitern für Digitalanzeigen gefertigt werden. Solche aus Kunststoff sollten sich im Unterschied zu den herkömmlichen in beliebiger Größe herstellen lassen. Wie "Spektrum der Wissenschaft" in seiner Oktober-Ausgabe berichtet, gelangen Wissenschaftler der Universität Bayreuth bereits Anzeigen mit einer Fläche von 50 Quadratzentimetern; zudem vermochten die Experten die Haltbarkeit ihrer Labormodelle unter bestimmten Umgebungsbedingungen drastisch zu verbessern.
Mangelnde Haltbarkeit und Effizienz sind weltweit noch die Crux der Plastik-Leuchtdioden. Zwar läßt sich mittlerweile Licht jeder Farbe auch auf Kunststoffbasis erzeugen, doch wird dabei der elektrische Strom noch weitaus weniger wirksam umgesetzt als mit anorganischem Material.
Über den den Mechanismen der Leitfähigkeit in Polymeren gibt es unterschiedliche Vorstellungen. Ein Großteil der Wissenschaftler glaubt, daß eine bestimmte Art von chemischen Bindungen entlang der Kettenmoleküle Voraussetzung dafür sei: Ladungsträger, die über Elektroden bei Anlegen einer Spannung eingespeist werden, verzerrten diese Struktur lokal, und diese Störung pflanze sich dann als elektrischer Strom entlang der Kette fort. Hingegen meinen Forscher der deutschen Firma Zipperling in Ahrensburg bei Hamburg, daß ein leitfähiger Kunststoff aus winzigen Teilchen bestehe, die jeweils wie ein Metall Strom zu leiten vermögen, wenngleich zwischen ihnen der Fluß der Elektronen behindert ist.
Zu dieser Vorstellung gelangten die Industrieforscher bei dem Versuch, Polyanilin durch Dispergieren besser verarbeitbar zu machen. Ein Problem bei der Verwendung leitfähiger Polymere ist nämlich, daß sie im allgemeinen nicht lös- und schmelzbar, also gerade nicht - wie erhofft - mit konventionellen Verfahren zu verarbeiten sind. Während die Bayreuther Gruppe zur Leuchtdioden-Herstellung Vorprodukte verwendet, die sich durch Erwärmen in den gewünschten Stoff umwandeln, nutzt das Unternehmen Zipperling die Technik des Dispergierens, also des Verteilens feinster Partikel in einem geeigneten Medium.
Ab einem Schwellenwert der Teilchenkonzentration nimmt die Leitfähigkeit sprunghaft zu. Ihre Erklärung der Leitfähigkeit, obwohl in Fachkreisen umstritten, erlaubte den Chemikern der Firma mittlerweile auch, andere Phänomene der Kunststoffchemie zu deuten und Produkte demgemäß zu verbessern. Für das elektrisch leitende Polyanilin des Unternehmens zeichnet sich eine erste Anwendung ab, an die Wissenschaftler der ersten Stunde freilich gar nicht gedacht haben: Weil sich das Material wie ein Edelmetall verhält, vermag eine Beschichtung daraus ebensogut wie eine etwa aus Chrom Stahl vor Rost zu schützen.
Die vollständigen Artikel von mehreren Autoren finden Sie auf den Seiten 98 bis 113 in der Oktober-Ausgabe 1995 von Spektrum der Wissenschaft.