Nanozellulose als Trägermaterial 01.06.2015, 08:55 Uhr

Umweltfreundlicher Computerchip aus Holz ist recycelbar

US-Forscher aus Wisconsin haben einen Computerchip aus Nanozellulose entwickelt. Er ist eine biologisch abbaubare Alternative zu gängigen Chips, die zu über 90 Prozent aus nicht-ökologischem Trägermaterial bestehen. Die Herstellung ist allerdings noch zu teuer.

Biologisch abbaubarer Computerchip: Aus auf Nanoebene zerkleinertem Holz entsteht CNF – ein transparentes und flexibles Trägermaterial.

Biologisch abbaubarer Computerchip: Aus auf Nanoebene zerkleinertem Holz entsteht CNF – ein transparentes und flexibles Trägermaterial.

Foto: Yei Hwan Jung/Wisconsin Nano Engineering Device Laboratory

Ob sie nun in Smartphones oder Laptops eingesetzt werden: Computerchips bestehen zu einem Großteil aus Trägermaterial, auf das die leitenden Metalle und Halbmetalle aufgeklebt werden. Bislang ist dieses Trägermaterial meist ein Kunststoff auf Ölbasis, der nicht biologisch abbaubar ist.

Um die Halbleiterindustrie mit ihrer rasanten Produktionsgeschwindigkeit umweltfreundlicher zu gestalten, haben Forscher nun eine ökologische Alternative vorgestellt. In der Fachzeitschrift Nature Communications erläutern die Wissenschaftler aus dem US-Bundesstaat Wisconsin ihre Idee, für das Trägermaterial Cellulose Nanofibril einzusetzen – ein Werkstoff, der unter der Abkürzung CNF bekannt ist und letztendlich nichts anderes ist als Papier in modifizierter Form. Holz wird dabei in noch feinere Fasern zerlegt als solche, die für die Papierproduktion verwendet werden. Aus dem auf Nanoebene zerkleinerten Holz wird schließlich CNF gefertigt – transparent, flexibel und zu 100 Prozent biologisch abbaubar. 

Anfängliches Problem: Holz nimmt Feuchtigkeit auf

Da CNF die elektrischen Eigenschaften eines Halbleiters mit sich bringt, sahen die Forscher eine wichtige Grundvoraussetzung für den Einsatz in Chips gegeben. Mit Hindernissen hatten die Wissenschaftler aber dennoch zu kämpfen: Holz nimmt Feuchtigkeit auf, mit einer Formveränderung des biologischen Trägermaterials wäre also schnell zu rechnen. Um ein ungewolltes Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern, tüftelten die Forscher eine ganze Weile, fanden dann schließlich eine dünne Schicht Kunstharz als ideale abdichtende Lösung.

Männer arbeiten in Ghana auf einer Müllhalde aus Elektroschrott. Weltweit entstehen jährlich 50 Millionen Tonnen Elektromüll. Ein Computerchip aus Holz könnte diesen Zuständen entgegenwirken.

Männer arbeiten in Ghana auf einer Müllhalde aus Elektroschrott. Weltweit entstehen jährlich 50 Millionen Tonnen Elektromüll. Ein Computerchip aus Holz könnte diesen Zuständen entgegenwirken.

Quelle: Kay Nietfeld/dpa

Stellenangebote im Bereich Elektrotechnik, Elektronik

Elektrotechnik, Elektronik Jobs
VIVAVIS AG-Firmenlogo
Sales Manager Bahn (m/w/d) VIVAVIS AG
Berlin, Home-Office Zum Job 
PFISTERER Kontaktsysteme GmbH-Firmenlogo
High Voltage Testing Specialist (w/m/d) PFISTERER Kontaktsysteme GmbH
Winterbach Zum Job 
THU Technische Hochschule Ulm-Firmenlogo
W2-Professur "Elektrische Antriebe" THU Technische Hochschule Ulm
Mercer Stendal GmbH-Firmenlogo
Ingenieur / Techniker (m/w/d) Automatisierungstechnik Mercer Stendal GmbH
Arneburg Zum Job 
Mercer Stendal GmbH-Firmenlogo
Betriebstechniker (m/w/d) Prozessleittechnik Mercer Stendal GmbH
Arneburg Zum Job 
Solventum Germany GmbH-Firmenlogo
Prozessingenieur Automatisierungstechnik / Mechatronik / Maschinenbau (m/w/*) Solventum Germany GmbH
Seefeld Zum Job 
Josefs-Gesellschaft gAG-Firmenlogo
Leitung (m/w/d) Gebäudemanagement Josefs-Gesellschaft gAG
Hochheim am Main, Rüdesheim am Rhein, Oberursel Zum Job 
Desitin Arzneimittel GmbH-Firmenlogo
Projektmanager Gebäudeautomation (m/w/d) Desitin Arzneimittel GmbH
Hamburg Zum Job 
Desitin Arzneimittel GmbH-Firmenlogo
Projektmanager TGA (m/w/d) Desitin Arzneimittel GmbH
Hamburg Zum Job 
Wirtgen GmbH-Firmenlogo
Project Manager Product Lifecycle Management (m/w/d) Wirtgen GmbH
Windhagen Zum Job 
über ifp | Executive Search. Management Diagnostik.-Firmenlogo
COO (m/w/d) über ifp | Executive Search. Management Diagnostik.
Ostdeutschland Zum Job 
Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)-Firmenlogo
Projektingenieurinnen / Projektingenieure (w/m/d) Elektrotechnik Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)
NVL B.V. & Co. KG-Firmenlogo
Systemingenieur (m/w/d) für Marineschiffe - Integration von Navigationssystemen NVL B.V. & Co. KG
Bremen / Lemwerder Zum Job 
Stadtwerke Münster-Firmenlogo
Maschinenbauingenieur (m/w/d) im Bereich Energieerzeugung Stadtwerke Münster
Münster Zum Job 
Staatliches Baumanagement Hannover-Firmenlogo
Ingenieure (m/w/d) der Fachrichtung Elektrotechnik Staatliches Baumanagement Hannover
Hannover Zum Job 
Octapharma Produktionsgesellschaft Deutschland mbH-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Automatisierung (Schwerpunkt: Prozessleitsystem PCS7) Octapharma Produktionsgesellschaft Deutschland mbH
Springe Zum Job 
Fachhochschule Münster-Firmenlogo
Professur für "Elektrische Netze" (w/m/d) Fachhochschule Münster
Steinfurt Zum Job 
Zweckverband Bodensee-Wasserversorgung-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) für Automatisierungstechnik SPS / OT-Sicherheit Zweckverband Bodensee-Wasserversorgung
Sipplingen Zum Job 
B. Braun Melsungen AG-Firmenlogo
Senior Prozess Experte (w/m/d) Reinmedien / Einwaage / Ansatz B. Braun Melsungen AG
Melsungen Zum Job 
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V.-Firmenlogo
Versorgungsingenieur/in, Elektroingenieur/in o. ä. (w/m/d) Projektsteuerung von Baumaßnahmen Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V.

Teamleiter und IT-Ingenieur Zhengiang Ma erläutert das ungleiche Mengenverhältnis von Trägermaterial und dem eigentlichen Chip so: „Den deutlich größten Anteil eines Chips nimmt Trägermaterial ein. Für alles andere werden nur wenige Mikrometer beansprucht.“ Durch das Ersetzen ölbasierten Trägermaterials durch CNF – auch als Nanozellulose bezeichnet – müssten Chips nicht mehr aufwendig entsorgt werden. „Die Chips sind nun so sicher, dass man sie auch einfach in den Wald werfen und den Pilzen überlassen könnte. Sie werden so sicher wie natürliches Düngemittel.“ 

Holzchips noch zu teuer

Yei Hwan Jung, Co-Autor der Studie, sagt, dass es wohl Zeit brauche, bis die Industrie CNF als Trägermaterial für Chips akzeptieren werde. Der Grund dafür liegt im Preis: Zwar ist die Herstellung von CNF bereits jetzt günstig, durch die großen Stückzahlen unterbieten die bislang gängigen, nicht-umweltfreundlichen Lösungen die Nanozellulose preislich aber dennoch. 

Ein Beitrag von:

  • Jan-Martin Altgeld

    Ehemals freier Journalist. Tätigkeiten im Online & Hörfunk. Für ingenieur.de Artikel zu Umwelt- und Verkehrsthemen.

Themen im Artikel

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.