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
Panorama
Panorama Wandel im Vaping-Markt: Nachhaltigkeit und Kostendruck treiben Wechsel zu Mehrwegsystemen

Der Markt für E-Zigaretten durchlebt eine tiefgreifende Transformation. Lange Zeit galten Einweg-Vapes, popularisiert durch Marken wie Elf...

DWN
Finanzen
Finanzen DWS-Aktie sackt ab: Deutsche-Bank-Tochter enttäuscht mit Erträgen
29.07.2026

Auf den ersten Blick liefert DWS starke Zahlen: Milliarden fließen neu in die Fonds, das verwaltete Vermögen erreicht einen Höchststand...

DWN
Finanzen
Finanzen Steuererklärung 2025: So nutzen Sie die neuen Freibeträge und Steuerpauschalen
29.07.2026

Die Steuererklärung 2025 müssen pflichtveranlagte Steuerzahler bis spätestens 31. Juli 2026 beim Finanzamt einreichen. Auch in diesem...

DWN
Finanzen
Finanzen BMW-Aktie unter Druck: Anlegern reicht BMW-Stellenabbau offenbar nicht aus – BMW-Zahlen stehen an
29.07.2026

BMW galt lange als Ausnahme unter den deutschen Autobauern. Nun folgt ein BMW-Stellenabbau, der Münchener Autobauer verschärft seinen...

DWN
Finanzen
Finanzen Goldpreis-Prognose 2027: Kommt jetzt der nächste große Kursrutsch?
29.07.2026

Nach einem Kursrückgang von über 25 Prozent seit dem Goldpreis-Rekordhoch Ende Januar haben Anleger ihre Investitionen in Gold-ETFs...

DWN
Politik
Politik Russland-Sanktionen: Nach griechischem Veto sucht die EU neue Wege
29.07.2026

Wochenlang blockierte Griechenland ein neues EU-Sanktionspaket gegen Russland – wegen der Interessen eines einzigen...

DWN
Politik
Politik Verpasster Neustart: Merz' Regierungsumbau sorgt für neue Spannungen
29.07.2026

Mit acht Personalwechseln in kurzer Zeit setzt Bundeskanzler Friedrich Merz auf einen politischen Neustart. Während neue Minister und...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Ifo-Beschäftigungsbarometer steigt: Entspannung am deutschen Arbeitsmarkt – Industrie bleibt Sorgenkind
29.07.2026

Nach Monaten mit trüben Aussichten hellt sich die Stimmung auf dem deutschen Arbeitsmarkt etwas auf. Das Ifo-Beschäftigungsbarometer...

DWN
Finanzen
Finanzen Porsche-Aktie: Gewinn von VW-Tochter Porsche stabilisiert sich – weniger Krisen-Kosten
29.07.2026

Nach schwierigen Monaten präsentiert Porsche wieder bessere Geschäftszahlen und sorgt damit zunächst für Zuversicht. Doch ein genauer...