Technologie

Smartphone-Chips aus Holz sollen Umweltbelastung senken

Unterhaltungselektronik führt jährlich zu Millionen von Tonnen an Elektromüll. Forscher aus den USA haben eine Methode gefunden, wie Chips für PCs und Smart-Phones aus Holz produziert werden können.
25.10.2020 12:01
Lesezeit: 2 min

Unsere weltweite Besessenheit mit kurzlebiger Unterhaltungselektronik führt zu einem massiven globalen Müllproblem. Millionen Tonnen alter Smartphones, PCs, Fernseher und anderer Geräte werden Jahr für Jahr weggeworfen. Forscher der University of Wisconsin-Madison (UW-Madison) haben jetzt eine überraschende Methode entwickelt, um dieser Entwicklung entgegenzusteuern. Mit dieser Methode wird der Großteil der giftigen und nicht biologisch abbaubaren Materialien in modernen Mikroprozessoren durch Holz ersetzt.

Aus einem Forschungspapier mit dem Titel „High-performance green flexible electronics based on biodegradable cellulose nanofibril paper“ geht hervor, wie das Substratmaterial in Smartphone- und Tablet-Chips, das häufig aus der arsenhaltigen Verbindung Galliumarsenid besteht, durch Cellulose-Nanofibrillen (CNF) ersetzt wird.

CNF ist ein flexibles, transparentes Material, das hergestellt wird, indem die Zellwände von Holz im Nanomaßstab zerlegt und wie Papier zu Bögen geformt werden. Die winzigen Transistoren und anderen Komponenten auf den Chips bestehen immer noch aus Metallen und anderen potenziell giftigen Materialien. Die Menge dieser verwendeten Materialien ist jedoch so gering, dass der leitende Forscher und Professor für Elektro- und Computertechnik der UW-Madison, Zhenqiang „Jack“ Ma, sagt, dass die Chips von Pilzen verzehrt werden können und „so sicher wie Dünger“ werden.

Natürlich hat CNF auf Holzbasis nicht die gleichen Eigenschaften wie Materialien auf Erdöl- oder Metallbasis, die typischerweise als Substrate in mobilen Chips verwendet werden. Wie jedes Material auf Holzbasis neigt CNF dazu, Feuchtigkeit anzuziehen und sich bei Temperaturänderungen auszudehnen und zusammenzuziehen - beides Hauptprobleme bei dicht gepackten, feuchtigkeitsabweisenden Mikrochips.

Um das Material für den Einsatz in der Elektronik besser geeignet zu machen, wird eine biologisch abbaubare Epoxid-Beschichtung entwickelt, die verhindert, dass das Material Wasser anzieht und sich ausdehnt. Es macht das Material auch glatter. Laut Ma hängt die Menge des verwendeten Epoxids davon ab, wie lange der Chip halten muss. Die Verwendung von weniger Epoxid bedeutet auch, dass Pilze den Chip schneller zersetzen können, aber Ma sagt, dass Pilze immer irgendwann ihren Weg durch das Epoxid finden werden.

Wie Galliumarsenid muss auch CNF einen geringen Hochfrequenzenergieverlust aufweisen, damit drahtlose Signale, die vom Chip gesendet und empfangen werden, nicht beeinträchtigt oder blockiert werden. Galliumarsenid wird in Telefonen als Substrat verwendet und nicht als Silizium, wie es in Computerprozessoren üblich ist, da es viel bessere Eigenschaften für die Übertragung von Signalen über große Entfernungen aufweist.

Aber Ma sagt, trotz der Umwelt- und Knappheitsprobleme mit Galliumarsenid (es ist ein seltenes Material) habe niemand einen Dünnschichttransistor oder eine Schaltung aus dem Material hergestellt, und die vorhandenen Techniken verwendeten mehr potenziell toxische Substanzen als notwendig.

Für einige Arten von Chips werden nur zehn Transistoren benötigt. „Tatsächlich können wir Tausende von Transistoren aus diesem Bereich heraus bauen und diese Transistoren einfach auf das Holzsubstrat verschieben. Dieses CNF-Material ist überraschend gut und niemand hat jemals Hochfrequenzanwendungen damit ausprobiert“, so Ma.

Die eigentliche Herausforderung wird wahrscheinlich darin bestehen, die Unternehmen, dazu zu bringen, auf neuere, umweltfreundlichere Methoden umzusteigen, denn die derzeitigen Techniken sind wesentlich kostengünstiger.

Mehr zum Thema
Bleiben Sie über das Thema dieses Artikels auf dem Laufenden Klicken Sie auf [+], um eine E-Mail zu erhalten, sobald wir einen neuen Artikel mit diesem Tag veröffentlichen
Anzeige
DWN
Technologie
Technologie Rauchmelder oder Hitzewarnmelder? Welche Lösung eignet sich für die Küche?

Die Küche gehört zu den Bereichen eines Hauses, in denen im Alltag besonders viele Wärmequellen zusammenkommen. Herd, Backofen, Toaster,...

X

DWN-Wochenrückblick

Weniger E-Mails, mehr Substanz: Der DWN-Wochenrückblick liefert 1x/Woche die wichtigsten Themen kompakt als Podcast. Für alle, deren Postfach überläuft.

E-mail: *

Ich habe die Datenschutzerklärung sowie die AGB gelesen und erkläre mich einverstanden.

DWN
Panorama
Panorama Dürre in Europa: Bauern fürchten um ihre Ernten – drohen höhere Lebensmittelpreise?
08.08.2026

Hitze, Trockenheit und ausbleibender Regen setzen Europas Landwirtschaft zunehmend unter Druck. Während Bauern mit schwächeren Ernten und...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Energieriese warnt vor Wasserstoff-Kollaps
08.08.2026

Milliardenhilfen aus der EU und Deutschland sollen Dänemarks Wasserstoffindustrie anschieben. Doch fehlende Klarheit über Stromnetz und...

DWN
Politik
Politik Mobilisierung in Russland könnte Putins größtes innenpolitisches Risiko werden
08.08.2026

Russland gehen die Freiwilligen für den Ukrainekrieg aus, doch eine neue Mobilisierung könnte für den Kreml selbst zur Gefahr werden....

DWN
Immobilien
Immobilien Wohnungsmarkt: Immer mehr Vermieter geben Geschäft auf – Investitionen unter Druck
08.08.2026

Wohnungsmangel, steigende Kosten und wachsende Unsicherheit setzen den Wohnungsmarkt unter Druck. Immer mehr Privatvermieter und...

DWN
Finanzen
Finanzen Der Tod, das Erbe und das Geld: Fragen, die Sie sich bisher nicht zu stellen getraut haben
08.08.2026

Wie sollte man eigentlich über Erbschaft und Testament nachdenken? Und warum fällt es so schwer, über Geld und den Tod zu sprechen,...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Volvo ES90 im Test: Ein guter Grund, den Deutschen Lebewohl zu sagen?
08.08.2026

Der Volvo ES90 ist kein Elektroauto für Käufer, die möglichst günstig in die Premiumklasse einsteigen wollen. Doch wer Komfort,...

DWN
Politik
Politik 65 Jahre Mauerbau: Warum die deutsche Teilung bis heute nachwirkt
08.08.2026

Die Berliner Mauer ist Geschichte, ihre Spuren sind es nicht. Jahrzehnte nach ihrem Fall zeigen sich zwischen Ost und West weiterhin...

DWN
Politik
Politik Europa ist führend bei kommerziellen Klimakonzepten: Warum gelingt es nicht, diese umzusetzen?
08.08.2026

Europa hat Spitzenforscher, starke Unternehmen und viele der Technologien, die die Industrie klimafreundlicher machen könnten. Doch...