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. 

Stellenangebote im Bereich Elektrotechnik, Elektronik

Elektrotechnik, Elektronik Jobs
Safran Data Systems GmbH-Firmenlogo
Testingenieur / Certified Tester (m/w/d) Safran Data Systems GmbH
Bergisch Gladbach Zum Job 
Hochschule Esslingen-Firmenlogo
Professor:in für das Lehrgebiet "Elektrotechnik und Elektrische Energieversorgung" Hochschule Esslingen
Göppingen, Esslingen Zum Job 
Röhm GmbH-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Elektrotechnik / Automatisierungstechnik / EMSR Röhm GmbH
Wesseling Zum Job 
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
Commissioning Manager Control, Field and Automation Engineering (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
Herrenknecht AG-Firmenlogo
Technischer Redakteur (m/w/d) Herrenknecht AG
Schwanau Zum Job 
Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO-Firmenlogo
Wissenschaftliche*r Referent*in der Institutsleiterin Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO
Stuttgart Zum Job 
KTR Systems GmbH-Firmenlogo
Berechnungsingenieur (m/w/d) KTR Systems GmbH
Technische Hochschule Rosenheim-Firmenlogo
Professorin / Professor (m/w/d) für Applied Embedded Computing Technische Hochschule Rosenheim
Rosenheim Zum Job 
Verband der Automobilindustrie e. V. (VDA)-Firmenlogo
Geschäftsführer (m/w/d) VDA QMC in China Verband der Automobilindustrie e. V. (VDA)
Peking, Shanghai (China) Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieur Elektrotechnik für Informationstechnik und -sicherheit (m/w/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
München Zum Job 
Keysight Technologies Deutschland GmbH-Firmenlogo
Senior Process and Development Engineer for High Frequency Solutions (m/f/x) Keysight Technologies Deutschland GmbH
Böblingen Zum Job 
Ziehm Imaging GmbH-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur (m/w/d) Hardware mit Schwerpunkt Schaltungstechnik Ziehm Imaging GmbH
Nürnberg Zum Job 
Iventa Austria Personalwerbung GmbH-Firmenlogo
Wind and Site Engineer (m/f/d) Iventa Austria Personalwerbung GmbH
Hamburg Zum Job 
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
Strategische*r Einkäufer*in Anlagenbau (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
SWM Services GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur*in für Prozess- und Automatisierungstechnik MSR (m/w/d) SWM Services GmbH
München Zum Job 
Bundesamt für Strahlenschutz-Firmenlogo
Ingenieur*in (FH/Bachelor) als Messnetzplaner*in (urban) (m/w/d) Strahlenschutztechnik, Elektrotechnik, Informationstechnik, Telekommunikationstechnik Bundesamt für Strahlenschutz
Oberschleißheim (bei München), Salzgitter, Berlin, Freiburg, Rendsburg, Bonn Zum Job 
RHEINMETALL AG-Firmenlogo
Verstärkung für unsere technischen Projekte im Bereich Engineering und IT (m/w/d) RHEINMETALL AG
deutschlandweit Zum Job 
TÜV Technische Überwachung Hessen GmbH-Firmenlogo
Sachverständiger (m/w/d) Fördertechnik TÜV Technische Überwachung Hessen GmbH
Stadtwerke Tübingen GmbH-Firmenlogo
Elektromonteure (m/w/d) Stadtwerke Tübingen GmbH
Tübingen Zum Job 
Stadtwerke Tübingen GmbH-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Netzleitwarte Stadtwerke Tübingen GmbH
Tübingen Zum Job 

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

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.