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 Rechnungen digitalisieren: Wie Unternehmen Liquidität und Cashflow smarter steuern

Umsatz bedeutet noch keine gesicherte Liquidität. Zwischen der erbrachten Leistung und dem tatsächlichen Eingang des Geldes können...

DWN
Panorama
Panorama DWN-Podcast Folge 35: Die Woche im Rückblick – KW 30
24.07.2026

Unser neuer Podcast ist da: Die ganze Woche in wenigen Minuten. Der DWN-Wochenrückblick bringt die Themen, die zählen – eingeordnet,...

DWN
Politik
Politik Rohstoffsicherheit oder EU-Dirigismus? Europas Nullsummenspiel gegen China
24.07.2026

Europa will seine Abhängigkeit von China bei kritischen Rohstoffen verringern. Der Critical Raw Materials Act soll Lieferketten breiter...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Vorwand Zwangsarbeit: Trump verhängt neue Zölle gegen 60 Handelspartner
24.07.2026

Der US-Präsident weicht nicht zurück: Pünktlich zum Auslaufen der gesetzlichen Frist für seine bisherigen weltweiten Sonderzölle...

DWN
Politik
Politik Regierungsumbau nach Rücktrittsdebakel: Wie Merz sein Kabinett neu ordnet
24.07.2026

Es war absehbar, dass Friedrich Merz den Posten an der Spitze des Kanzleramts neu besetzen muss. Der Bundeskanzler und CDU-Chef beschränkt...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft VW-Aktie unter Druck: Gewinn bricht um ein Drittel ein und Umsatzprognose sinkt
24.07.2026

Anhaltend schwache Verkaufszahlen, insbesondere auf dem wichtigen chinesischen Markt, machen dem Volkswagen-Konzern schwer zu schaffen: Im...

DWN
Politik
Politik G20-Ausladung durch Trump: Außenminister Wadephul kritisiert US-Ausschluss Südafrikas
24.07.2026

US-Präsident Donald Trump lädt Südafrika vom kommenden G20-Gipfel in Florida aus – und erntet dafür scharfe Kritik aus Berlin....

DWN
Politik
Politik Bundesverwaltungsgericht entscheidet: Händler müssen für das Recycling von Plastik-Tragetaschen zahlen
24.07.2026

Ob robust oder mehrmals nutzbar: Die stabilen Kunststofftaschen aus dem Supermarkt gelten rechtlich als Verpackung. Das hat das...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Solarenergie: Chinas Dominanz bedroht die grüne Revolution
24.07.2026

Solarenergie wächst inzwischen schneller als der weltweite Strombedarf und verdrängt erstmals fossile Kraftwerke. Doch ausgerechnet der...