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 Damit Sie sich auf Ihr Unternehmen konzentrieren können

Ein Unternehmen zu führen, bedeutet, täglich Verantwortung zu übernehmen und Entscheidungen zu treffen. Gleichzeitig soll möglichst...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Förderprogramm für Azubi-Vermittlung vor dem Aus – trotz offener Ausbildungsplätze
29.09.2026

Viele offene Lehrstellen, viele Jugendliche ohne Perspektive – und trotzdem soll ein bewährtes Förderprogramm für die Azubivermittlung...

DWN
Finanzen
Finanzen Geldvermögen: Haushalte so reich wie nie - Rekordsumme ungleich verteilt
29.09.2026

Das weltweite Geldvermögen erreicht laut Allianz ein Rekordhoch. Doch der Zuwachs kommt bei Milliarden Menschen nicht an. Die Unterschiede...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Funflation: Warum selbst der Spaß immer teurer wird
29.09.2026

Urlaub, Restaurant oder Hobby: Wer seine Freizeit genießen will, muss immer tiefer in die Tasche greifen. Eine Analyse der Bank of America...

DWN
Politik
Politik Kippt der Länderfinanzausgleich? Union droht bei Linksregierung mit Geldentzug
29.09.2026

Nach dem Wahlsieg der Linkspartei in Berlin könnte diese bald die Regierung anführen. Die CDU- und CSU-geführten Bundesländer drohen...

DWN
Finanzen
Finanzen Reicher Westen, armer Osten: Enorme Vermögensungleichheit verschärft sich 2025
29.09.2026

Am 36. Jahrestag der Wiedervereinigung herrschen enorme Unterschiede bei der Vermögensverteilung: Alleine im Jahr 2025 entfielen 95...

DWN
Politik
Politik Deutschland vergreist: Kinderwunsch sinkt – das sind die Folgen
29.09.2026

In Deutschland sinkt nicht nur kontinuierlich die Geburtenrate, sondern erstmals seit vielen Jahren sogar auch der Wunsch nach eigenen...

DWN
Finanzen
Finanzen Lateinamerika-Aktien: Das Comeback, das kaum jemand auf dem Radar hat
29.09.2026

Jahrelang mieden Anleger Lateinamerika, nun schlägt die Region sogar den S&P 500. Rohstoffe, Banken und überraschend niedrige Bewertungen...

DWN
Politik
Politik Personalie Jens Spahn: Doch kein Comeback im Haushaltausschuss
29.09.2026

Der Skandal um die Leihmutterschaft kostete Jens Spahn seinen Posten an der Spitze der CDU‑Fraktion. Im Haushaltsausschuss wollte er...