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
DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Europas Wettbewerbsfähigkeit: Draghi-Bericht setzt neue Maßstäbe in der EU-Politik
25.04.2026

Draghis Bericht zu Europas Wettbewerbsfähigkeit gewinnt in Brüssel spürbar an Einfluss und prägt zentrale wirtschaftspolitische...

DWN
Finanzen
Finanzen US-Börsenbericht: S&P 500 steigt dank Tech-Gewinnen, obwohl die meisten Aktien an der Wall Street fallen
24.04.2026

Entdecken Sie, welche überraschenden Dynamiken die Märkte in dieser volatilen Phase antreiben und warum nicht alles so ist, wie es auf...

DWN
Unternehmensporträt
Unternehmensporträt Viega: Wie ein Sauerländer Mittelständler den Weltmarkt für Pressverbindungstechnik dominiert
24.04.2026

Was niemand sieht, hält alles am Laufen. Ein Porträt über den Sauerländer Mittelständler Viega, der mit Pressverbindungstechnik...

DWN
Politik
Politik Bundestag beschließt Tankrabatt: Wie stark sinkt die Steuer?
24.04.2026

Ab 1. Mai sollen Benzin und Diesel günstiger werden - befristet für zwei Monate. Worum es geht und was es mit einer Prämie auf sich hat.

DWN
Panorama
Panorama Berliner Kultur-Beben: Senatorin Wedl-Wilson tritt nach Förder-Affäre zurück
24.04.2026

Nur fünf Monate vor der Wahl zum Abgeordnetenhaus verliert Berlin seine Kultursenatorin. Sarah Wedl-Wilson zieht damit die Konsequenz aus...

DWN
Panorama
Panorama DWN-Wochenrückblick KW 17: Die wichtigsten Analysen der Woche
24.04.2026

Im DWN Wochenrückblick KW 17 aus dem Jahr 2026 fassen wir die zentralen wirtschaftlichen und politischen Entwicklungen der vergangenen...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Boom-Branche Rüstung: Rheinmetall wird von Bewerbungswelle überrollt
24.04.2026

Vom umstrittenen Waffenbauer zum begehrten Top-Arbeitgeber: Der Düsseldorfer Konzern Rheinmetall erlebt einen beispiellosen Ansturm auf...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Tesla-Aktie unter Druck: Warum KI-Investitionen das Kerngeschäft belasten
24.04.2026

Teslas Quartalszahlen fallen solide aus, doch die hohen Investitionen in KI, Robotik und autonomes Fahren verschärfen den Druck auf das...