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 EU-Industrieemissions-Richtlinie: Neue Schadstoffregeln für Industrie beschlossen
29.01.2026

Das Bundeskabinett verabschiedet einen Gesetzesentwurf, der eine Richtlinie der EU zu Industrieemissionen bis zum 1. Juli in nationales...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Novo Nordisk-Aktie wieder unter Druck: Holt Eli Lilly den Vorsprung endgültig auf?
29.01.2026

Die Novo Nordisk-Aktie steht nach einem kurzen Zwischensprint wieder unter Druck: Im Frankfurter Börsenhandel am Donnerstag verliert die...

DWN
Panorama
Panorama Europäische Investitionsbank (EIB): EU-Förderbank verstärkt Engagement in der Verteidigung
29.01.2026

Europa steht sicherheitspolitisch unter Druck: Russlands Angriffskrieg und globale Machtverschiebungen zwingen die EU zum Handeln. Die...

DWN
Finanzen
Finanzen DAX aktuell im Minus: SAP-Kurseinbruch belastet
29.01.2026

Der DAX-Kurs gerät am Donnerstag unter Druck, nachdem das DAX-Schwergewicht SAP den Index enttäuscht. Gleichzeitig verunsichern...

DWN
Finanzen
Finanzen SAP-Aktie: DAX-Wert bricht nach Quartalszahlen ein – Cloud-Bestand enttäuscht
29.01.2026

Die SAP-Aktie gerät nach den neuesten Quartalszahlen erneut kräftig unter Druck. Zwar zeigt das Cloudgeschäft weiter Wachstum, doch ein...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Mit welchem Führungsstil können Führungskräfte das Potenzial ihrer Mitarbeiter voll ausschöpfen?
29.01.2026

Ein kontrollierender Chef, der immer über alles Bescheid wissen möchte, ist bei vielen Mitarbeitern unbeliebt. Im Gegenzug wünschen sich...

DWN
Finanzen
Finanzen Aurubis-Aktie klettert weiter dank Kupferpreisrallye
29.01.2026

Die Aurubis-Aktie profitiert aktuell spürbar von der starken Kupferpreisrally und erreicht neue Rekorde. Doch während Analysten weiteres...

DWN
Politik
Politik Merz-Regierungserklärung im Bundestag: Europa muss Machtpolitik lernen
29.01.2026

Bundeskanzler Friedrich Merz fordert in seiner Regierungserklärung im Bundestag ein selbstbewusstes Europa, das Machtpolitik beherrscht...