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Biologisch abbaubare Computerchips Forscher stellen CPU aus Holz vor

| Autor / Redakteur: Sebastian Gerstl / Dipl.-Ing. (FH) Andreas Donner

Um Nachhaltigkeit zu erreichen und die Produktion von Elektroschritt 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).
(Bild: Yei Hwan Jung / Wisconsin Nano Engineering Device Laboratory)

Um die Umweltbelastung durch anfallenden Elektroschrott zu reduzieren, beschreiten 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.

Das Forschungsteam unter Leitung von Zenghiang "Jack" Ma, Professor der Elektro- und Computertechnik, stellte Ihre Entdeckung in im Magazin Nature Communications veröffentlichten Paper 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 Micrometer 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 basiert CNF nicht auf Polymeren auf Erdölbasis und ist voll biologisch abbaubar.

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 nach 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".

Dieser Beitrag stammt von unserer Schwesterpublikation ELEKTRONIKPRAXIS.

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