Technologie

Smartphone-Chips aus Holz sollen Umweltbelastung senken

Lesezeit: 2 min
25.10.2020 12:01
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.
Smartphone-Chips aus Holz sollen Umweltbelastung senken
Umweltfreundliche Technologie soll auch bei Smartphones zum Einsatz kommen. (Foto: dpa)

Mehr zum Thema:  
Benachrichtigung über neue Artikel:  

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:  

DWN
Politik
Politik Gegen Biden: Türkei, Russland und China wollen gemeinsam Luftabwehrsystem produzieren

Ein einflussreicher türkischer Außenpolitiker hat verkündet, dass die Türkei, Russland und China ihre Kooperation bei der Verteidigung...

DWN
Finanzen
Finanzen Bundesbank: Privathaushalte sparen in der Corona-Krise vor allem Bargeld

Ausgerechnet in der Pandemie sind die Menschen in Deutschland in Summe so reich wie nie. Privathaushalte sparen wie die Weltmeister Bargeld...

DWN
Politik
Politik Chinas Sozialkreditsystem: Orwellsches Schreckgespenst oder reiner Mythos?

Das chinesische System der sogenannten "Sozialkredite" taucht regelmäßig in den Medien auf. Fast immer jedoch ist die Darstellung...

DWN
Finanzen
Finanzen Drei Billionen in neun Monaten: Wie hoch kann die Fed-Bilanz noch steigen, bevor das System crasht?

DWN-Gastautor Andreas Kubin analysiert die besorgniserregenden Ereignisse rund um die Federal Reserve. Ausgehend von einem Ereignis, das...

DWN
Finanzen
Finanzen Bitcoin: Lohnt sich der Einstieg noch oder ist es zu spät?

Wer in Bitcoin investieren will, braucht aufgrund der extremen Kurssprünge starke Nerven. Wer dafür bereit ist, erfährt hier, wie in...

DWN
Deutschland
Deutschland „Zwangsanweisung und höhere Bußgelder“: Härteres Vorgehen gegen Quarantäne-Verweigerer geplant

Mehrere Bundesländer wollen in der Corona-Pandemie härter gegen Quarantäne-Verweigerer vorgehen. Neben hohen Bußgeldern kommt es...

DWN
Politik
Politik Nach Todesfällen in Norwegen: China fordert Streichung des Impfstoffs von Pfizer und BioNTec

China fordert, dass der Corona-Impfstoff von BioNTec/Pfizer weltweit gestrichen wird. Zuvor waren 23 Personen in Norwegen nach einer...

DWN
Finanzen
Finanzen Weil es sich lohnt: Corona-Krise treibt Nachfrage nach Goldbarren

Die Corona-Krise hat dazu geführt, dass die unabhängig vom Goldpreis in physisches Gold in Form von Goldbarren investieren. Doch auch...

DWN
Politik
Politik Deutschlands EU-Ratspräsidentschaft ist zu Ende: Wie Angela Merkel viele Brände löschte - und einige Feuer neu entfachte

DWN-Kolumnist Ronald Barazon liefert einen - humorigen, aber höchst kompetenten - Rückblick blickt auf die sechsmonatige deutsche...

DWN
Deutschland
Deutschland Reale Gefahr: Wenn ein Cyber-Angriff auf unser Stromnetz stattfindet, bricht die Nahrungsmittelversorgung zusammen

Die Gefahr von Cyber-Angriffen auf das deutsche Stromnetz ist real. Sollte tatsächlich ein Cyber-Angriff stattfinden, würde die gesamte...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Der Corona-Lockdown wird bis zum Juni 2021 andauern

Die Bevölkerung und das deutsche Unternehmertum sollten sich nichts vormachen lassen. Der Lockdown wird in verschiedenen Intensitäten bis...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Amazon: "Wir machen der Deutschen Post bestimmt keine Konkurrenz"

Ein Akteur, der stark von der Pandemie profitiert, ist Amazon. Wie der Konzern mit den Großpaketdiensten zusammenarbeitet, welche...

DWN
Finanzen
Finanzen Dank der EZB: Spanien kann Schulden machen wie nie zuvor

Dank der Rückendeckung durch die EZB können auch die riskanteren Staaten der Eurozone Staatsanleihen zu äußerst niedrigen Zinsen...

DWN
Deutschland
Deutschland Psychische Belastung durch Corona: Licht am Ende des Tunnels trotz Impfungen noch in weiter Ferne

Seit Monaten bestimmt die Corona-Pandemie unser Leben - und ein Ende ist nicht in Sicht. Doch viele Menschen sind jetzt schon an ihrer...