Hochleitfähige

hochleitfähige ist ein Adjektiv der deutschen Fachsprache, das Materialien beschreibt, deren elektrische Leitfähigkeit besonders hoch ist. Es wird vor allem in der Materialwissenschaft und Elektronik verwendet, zum Beispiel in Bezug auf hochleitfähige Filme, Schichten oder Elektroden. Die Form hochleitfähige bezieht sich auf feminine Singular- oder Pluralnomen wie „hochleitfähige Schicht“ oder „hochleitfähige Materialien“.

Die elektrische Leitfähigkeit, symbolisch sigma, wird in Siemens pro Meter (S/m) gemessen. Sie ist der Kehrwert der Resistivität ρ. Typische Werte liegen im Bereich von 10^7–10^8 S/m für Metalle wie Kupfer oder Silber, während Halbleiter stark variieren können. Transparente Leiteroxide wie Indiumzinnoxid (ITO) erreichen oft 10^4–10^5 S/m; Graphen oder Kohlenstoff-Nanoröhrchen können unter geeigneten Bedingungen ähnliche Größenordnungen erreichen. Hochleitfähige Materialien zeichnen sich ferner durch geringe Temperaturabhängigkeit oder charakteristische Temperatur-Verläufe aus, je nach Klasse und Struktur.

Zu den Wegen, hochleitfähige Materialien herzustellen oder zu optimieren, gehören der Einsatz metallischer Leiter (Kupfer, Silber), dopierte Polymere, sowie carbonbasierte Strukturen wie Graphen, Graphit-Nanoröhren und deren Hybride. Transparent leitfähige Oxide (TCOs) wie ITO oder AZO dienen als dünne, flexible Elektroden in Displays, Solarzellen oder Sensoren. Durch Dotierung, Optimierung der Kristallstruktur, Narbenbildung oder Netzwerkeffekte lässt sich Carrier-Mobility erhöhen und die Leitfähigkeit verbessern.

Anwendungsgebiete umfassen elektrische Leitungen, Elektroden in Batterien und Superkondensatoren, OLED- und Solarzellenelektroden, Sensorik sowie EMI-Schirmung. Hochleitfähige Materialien bleiben ein zentraler Forschungs- und Entwicklungsbereich, der Kosten, Stabilität und Umweltaspekte mit den technischen Anforderungen in Einklang bringen muss.