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
Finanzen
Finanzen Gold als strategischer Anker: Warum physische Substanz zählt

Wo sich die wirtschaftlichen Gewichte grundlegend verschieben, suchen Unternehmen sowie Privatanlegerinnen und Privatanleger nach...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Das Ende des chinesischen Traums: Die junge Generation zahlt einen hohen Preis für das Wirtschaftswunder
11.11.2026

Chinas beeindruckendes Wirtschaftswachstum hat Vermögen geschaffen, von denen frühere Generationen nur träumen konnten. Doch hinter dem...

DWN
Finanzen
Finanzen BASF-Aktie im Fokus: Polyisobuten ab 2027 mit Grünstrom – was hinter der Umstellung steckt
11.11.2026

BASF will seine in Europa für externe Kunden hergestellten Polyisobutene ab Januar 2027 bilanziell vollständig mit Strom aus erneuerbaren...

DWN
Finanzen
Finanzen Singulus-Aktie hebt ab: Solar-Großauftrag von SpaceX über 60 Millionen Euro
11.11.2026

Der Anlagenbauer Singulus soll für SpaceX eine Produktionslinie für Heterojunction-Solarzellen liefern. Der Vertrag über mehr als 60...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Affäre von Nvidia-Chef mit China-Spionin? Wie Jensen Huang stürzen könnte
11.11.2026

Das Unternehmen Nvidia ist zwar auf seinen Chef zugeschnitten und er kontrolliert viele Vorgänge in der Firma, aber er könnte dennoch...

DWN
Politik
Politik Prag kontra Merz: EU-Budget darf nicht an Ukraine-Hilfen hängen
11.11.2026

Bundeskanzler Merz will eine stärkere Beteiligung aller an Ukraine-Hilfen zum Thema der EU-Haushaltsverhandlungen machen. Tschechien und...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Bierbranche in der Krise: Warsteiner Braugruppe trennt sich von Hunderten Mitarbeitern
11.11.2026

Mehr als 330 Beschäftigte sind von den tiefen Einschnitten beim Warsteiner Bierkonzern betroffen - auch im Stammland Nordrhein-Westfalen....

DWN
Finanzen
Finanzen Cyberangriffe nehmen zu: Warum mich Fortinet jetzt in den Fingern juckt
11.11.2026

Cyberangriffe werden häufiger, künstliche Intelligenz macht Angreifer effizienter und Unternehmen geben immer mehr Geld für ihre...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Ukraine-Krieg: Angriffe auf Russland - Ukraine-Gespräche in Abu Dhabi bereits beendet?
11.11.2026

Nach ukrainischen Angriffen auf Ziele in Russland: An zwei Tagen verhandelten russische und ukrainische Delegationen unter US-Vermittlung...