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 Der wachsende Trend zu flexiblen Konsumausgaben bei deutschen Verbrauchern

Deutsche Haushalte verändern ihr Ausgabeverhalten grundlegend. Wo früher feste Sparpläne und monatliche Budgets den Alltag bestimmten,...

DWN
Politik
Politik Landtagswahl Sachsen-Anhalt: Wagenknecht könnte AfD zur Macht verhelfen
12.08.2026

Knapp vier Wochen vor der Wahl in Sachsen-Anhalt liegt die AfD in Umfragen weit vorn. Und das BSW kann sich Hoffnung auf den Sprung über...

DWN
Finanzen
Finanzen Neues DAX-Rekordhoch: Warum Anleger Deutschlands Krise ignorieren
12.08.2026

Deutschlands Industrie verliert Arbeitsplätze, Investitionen fehlen und die Konjunktur kommt kaum vom Fleck. Trotzdem jagt der DAX von...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Deutschland: Arbeitszeit pro Kopf sinkt leicht - Ältere arbeiten mehr
12.08.2026

Die durchschnittliche Arbeitszeit pro Kopf ist besonders bei Männern und Jüngeren gesunken. Bei Frauen hingegen blieb sie stabil. Woran...

DWN
Politik
Politik Städtetags-Präsident warnt Bundesregierung: "Stimmung in den Rathäusern explosiv"
12.08.2026

Die Kommunen stehen finanziell unter Druck. Die Stimmung in den Rathäusern sei noch nie so schlecht gewesen, heißt es vom Städtetag. Er...

DWN
Technologie
Technologie ChatGPT & Co: Welche Risiken Unternehmen im E-Commerce drohen
12.08.2026

Die Spielregeln im Handel ändern sich radikal: Kunden verlagern ihre Suche in KI-Interfaces, Kaufentscheidungen treffen bald autonome...

DWN
Politik
Politik Geheimdienst-Reform: BND und Verfassungsschutz bekommen mehr Macht
12.08.2026

Die geplante Reform der Geheimdienste soll laut dem CDU-Politiker Henrichmann mehr Befugnisse bringen: Nachrichtendienste sollen künftig...

DWN
Finanzen
Finanzen Tagesgeld-Vergleich (08/2026): Diese Banken bieten die besten Tagesgeld-Zinsen
12.08.2026

Ein Tagesgeld-Konto gilt als sichere und flexible Geldanlage. Doch hinter manchem Spitzenangebot verbergen sich nicht selten Bedingungen,...

DWN
Politik
Politik Ölmarkt unter Druck: USA bremsen ukrainische Angriffe im Schwarzen Meer
12.08.2026

Die Ukraine trifft mit ihren Drohnenangriffen einen empfindlichen Nerv des russischen Ölgeschäfts. Doch nun greift Washington ein, denn...