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Rechenleistung mit Verfallsdatum Forscher stellen Computerchip aus Holz vor

| Autor / Redakteur: Sebastian Gerstl / Rainer Graefen

Um Nachhaltigkeit zu erreichen und die Produktion von Elektroschrott zu reduzieren, schlagen Forscher aus Wisconsin einen ungewöhnlichen Weg vor: Computerchips, deren Substrat aus biologisch abbaubarer Cellulose besteht.

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Ein grüner Computerchip: Der Chip besteht zum Großteil aus biologisch abbaubarem Cellulose Nanofibril (CNF).
Ein grüner Computerchip: Der Chip besteht zum Großteil aus biologisch abbaubarem Cellulose Nanofibril (CNF).
(Yei Hwan Jung / Wisconsin Nano Engineering Device Laboratory)

Um die Umweltbelastung durch anfallenden Elektroschrott zu reduzieren, beschreitet ein Forschungsteam der Universität von Wisconsin-Madison in Zusammenarbeit mit dem Forest Products Laboratory (FPL) des US-Landwirtschaftsministeriums einen ungewöhnlichen Weg: Die Gruppe hat einen Halbleiterchip entwickelt, der überwiegend aus Holz besteht.

Nano-Holz

Das Forschungsteam unter Leitung von Zenghiang "Jack" Ma, Professor der Elektro- und Computertechnik, stellte seine Entdeckung in einem Artikel im Magazin Nature Communications vor. Darin wird beschrieben, wie das Substrat beziehungsweise das Trägermaterial eines Computerchips durch Cellulose Nanofibril (CNF) ersetzt werden kann. Dabei handelt es sich um ein flexibles, biologisch abbaubares Material. Es setzt sich aus Holzfasern zusammen, die auf Nanoebene zusammengefügt werden.

"Der Großteil des in einem Chip verwendeten Materials dient nur als Support. Alles andere macht meist weniger als ein paar Mikrometer aus," sagt Ma. "Jetzt können Chips so sicher sein, dass sie Im Wald von Pilzen zersetzt werden. Sie werden so sicher wie Düngemittel." Anders als andere Substrate ist CNF biologisch voll abbaubar und nicht auf Polymeren auf Erdölbasis aufgebaut.

Nachhaltigkeit in die Elektronik einführen

Holzbasierte Materialen hatten in der Elektronik meist mit zwei Hindernissen zu kämpfen: Sie boten keine glatte Oberfläche und neigen dazu, sich unter Temperatureinwirkung zu dehnen oder zusammenzuziehen. Um das zu verhindern, überzieht die Forschungsgruppe ihr Substrat mit Epoxid.

Die Forschungsarbeit stellt einen umweltfreundlicheren Entwicklungsprozess für Halbleiterelemente vor, die eine vergleichbare Leistung wie existierende Chips böten. Auch die Menge an potentiell umweltschädlichem Gallium-Arsenid könnte mit dieser Methode deutlich reduziert werden.

"Die Massenproduktion aktueller Halbleiter-Chips ist recht billig, und es wird Zeit brauchen ehe die Industrie sich an unsere Methode anpassen wird," meint Ma. "Aber flexible Elektronik macht die Zukunft aus, und ich denke, dass wir mit unserer Arbeit dem Trend weit voraus liegen".

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