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 Geschäftsgründung ohne Kredit: Wenn Banken nicht an die Idee glauben
06.07.2026

Ein eigenes Café klingt nach Freiheit, Stil und Selbstbestimmung. Für Anella Veebel bedeutet es vor allem frühe Morgen, hohe Mieten und...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Duale Ausbildung in der Krise: Deutschland verliert Azubis, andere Länder nicht
06.07.2026

In Deutschland gibt es heute rund ein Fünftel weniger Auszubildende als 2004. In Österreich fällt das Minus halb so stark aus, die...

DWN
Politik
Politik Umstrittene EEG-Reform: Grüne wollen Reiche in Ausschuss zitieren
06.07.2026

Wegen Verzögerungen bei der geplanten Reform des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) wollen die Grünen Wirtschaftsministerin...

DWN
Politik
Politik Ukraine Drohnenkrieg: Warum Moskau plötzlich verwundbar wirkt
06.07.2026

Lange galt Russland als Gegner mit endlosem Atem, riesigen Ressourcen und strategischer Tiefe. Doch die Ukraine verlagert den Krieg...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Škoda Indien: „In China überleben nur die Stärksten“
06.07.2026

China galt lange als Pflichtmarkt für jeden Autobauer, der global mitspielen wollte. Doch Škoda zieht sich zurück und setzt stattdessen...

DWN
Politik
Politik Nato-Gipfel: Zahlreiche Festnahmen in der Türkei
06.07.2026

Die Behörden haben kurz vor dem Nato-Gipfel, der am 7. und 8. Juli stattfindet, ihre Sicherheitsmaßnahmen verschärft. Razzien treffen...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Stellenabbau: Reifenhersteller Conti verkauft Kunststofftechnik - Gewerkschaft warnt
06.07.2026

Schon seit längerem plant der Reifenhersteller Continental den Verkauf seiner Kunststofftechniksparte. Nun ist ein Käufer gefunden....

DWN
Finanzen
Finanzen Fiskalischer Spitzenreiter: Wie Deutschland seinen Bürgern am meisten abknöpft
06.07.2026

Eine Analyse zur Steuerbelastung in Europa zeigt für das Jahr 2026 eine bittere Wahrheit für deutsche Steuerzahler: Die Bundesrepublik...