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 Wachsender Druck durch Wohnkosten: Immer mehr Menschen auf Wohngeld angewiesen
25.09.2026

Für immer mehr Bürger wird das Wohnen zu einer unbezahlbaren Last. Weil die eigenen finanziellen Mittel angesichts der steigenden Miet-...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Teure Energie dämpft Konsumlust: Sparneigung der Deutschen zieht spürbar an
25.09.2026

Angesichts hoher Energiekosten zeigen sich die Bürger in Deutschland beim Geldausgeben wieder deutlich zurückhaltender. Nach...

DWN
Politik
Politik Einheit ohne Gleichstellung: Die Linke fordert Bürgerrat zur Überwindung der Ost-West-Kluft
25.09.2026

Selbst 36 Jahre nach der Wiedervereinigung hinken die östlichen Bundesländer bei Gehältern und Vermögen hinterher. Da sich die...

DWN
Technologie
Technologie Unbemerkte Aufnahmen im Alltag: Steht Smart Glasses ein Verbot bevor?
25.09.2026

Das heimliche Filmen anderer Personen in der Öffentlichkeit gelingt mit Smart Glasses noch unauffälliger als mit dem Smartphone. Dies...

DWN
Politik
Politik Chinas Einfluss in Russland: Putin droht der Kontrollverlust im Osten
25.09.2026

Während Putin und Xi demonstrativ Nähe zeigen, verschiebt sich im russischen Fernen Osten das Kräfteverhältnis. Chinesisches Kapital,...

DWN
Finanzen
Finanzen US-Märkte im Überblick: US-Aktien schließen uneinheitlich, während sich die Rendite 10-jähriger Anleihen 5,2 Prozent nähert
24.09.2026

Erfahren Sie, welche Kräfte die Wall Street aktuell in Atem halten und was das für Ihre Anlagen bedeutet.

DWN
Politik
Politik Debatte im Bundestag: Neuer Anlauf für umstrittene Widerspruchsregelung bei Organspenden
24.09.2026

Tausende schwerkranke Patienten warten dringend auf ein Spenderorgan wie eine Niere oder eine Leber. Um die Zahl der Transplantationen zu...

DWN
Politik
Politik Tiefe Gräben beim Staatsvertrauen: Wie die Bürger das politische System bewerten
24.09.2026

Während eine breite Mehrheit der Bevölkerung in Deutschland nach wie vor auf die Qualität der Demokratie vertraut, offenbart eine neue...