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
Wirtschaft
Wirtschaft Neue EU-Regeln und wie sie den europäischen Online-Unterhaltungsmarkt verändern

Die europäische Glücksspielbranche steht vor einer der größten Umbruchphasen ihrer Geschichte. Neue gesetzliche Regelungen innerhalb...

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
Politik
Politik Apotheke statt Arztpraxis? Bundestag beschließt weitreichende Reform der Patientenversorgung
22.05.2026

Das deutsche Gesundheitssystem steht vor einem tiefgreifenden Wandel. Durch neue Gesetzespläne von Gesundheitsministerin Nina Warken (CDU)...

DWN
Panorama
Panorama Tanken vor Pfingsten günstiger – Dieselpreis fällt auf Tiefstand seit März
22.05.2026

Pünktlich vor dem langen Pfingstwochenende können Autofahrer in Deutschland etwas aufatmen: Die Spritpreise sind zuletzt spürbar...

DWN
Politik
Politik Strategie oder Belohnung? Trump schickt 5.000 zusätzliche Soldaten nach Polen
22.05.2026

Während die USA ihre Truppenpräsenz in Deutschland reduzieren, kündigt US-Präsident Donald Trump überraschend eine massive Aufstockung...

DWN
Politik
Politik Unser neues Magazin ist da: Weltmacht Europa? Was der Kontinent jetzt wagen muss
22.05.2026

Europa steht an einem Wendepunkt: Zwischen geopolitischem Druck, wirtschaftlicher Schwäche und ungesunder Abhängigkeit stellt sich die...

DWN
Politik
Politik Nato-Treffen in Schweden: Wadephul bremst bei Mission in Straße von Hormus
22.05.2026

Die Forderung der USA nach mehr Nato-Engagement in der strategisch wichtigen Straße von Hormus stößt auf Zurückhaltung. Während...

DWN
Politik
Politik Russland-Sanktionen bröckeln, sobald Energie knapp wird
22.05.2026

Erst sollte russisches Öl vom Westen ferngehalten werden, nun öffnet London eine Ausnahme für raffinierte Kraftstoffe. Die Entscheidung...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Deutsche Wirtschaft startet mit Wachstum ins Jahr 2026 – Exporte sorgen für Auftrieb
22.05.2026

Die deutsche Wirtschaft ist mit einem überraschend positiven Signal ins Jahr 2026 gestartet. Trotz internationaler Unsicherheiten und der...

DWN
Immobilien
Immobilien Tiefpunkt beim Wohnungsbau: Fertigstellungen brechen auf Niveau von 2012 ein
22.05.2026

Der Wohnungsbau in Deutschland erlebt einen historischen Dämpfer. Wie das Statistische Bundesamt in Wiesbaden mitteilte, wurden im...