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
Politik
Politik Milliardenloch bei den Krankenkassen – Bürgergeldempfänger belasten das System schwer
02.04.2026

Arbeitgeberpräsident Rainer Dulger schlägt Alarm. Unser Gesundheitssystem gerät zunehmend aus dem Gleichgewicht. Mit Blick auf ein...

DWN
Politik
Politik Trump-Rede zum Iran-Krieg: Viele Worte, wenig Klarheit
02.04.2026

US-Präsident Trump hat sich erneut optimistisch über den Verlauf des Iran-Kriegs geäußert. Wirkliche Neuigkeiten enthielt seine "Rede...

DWN
Politik
Politik Luftverkehrsteuer: Ticketsteuer für Flüge soll ab Juli sinken
02.04.2026

Der Iran-Krieg treibt die Flugpreise kräftig. Jetzt will die Bundesregierung ein Versprechen aus ihrem Koalitionsvertrag einlösen. Doch...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Mehr Geld – oder Kündigung: So reagieren Arbeitgeber auf Ultimaten
02.04.2026

Kündigungsdrohung im Gespräch? Dann entscheidet nicht die schnelle Zusage, sondern die Qualität der Reaktion: Wer jetzt aus Angst...

DWN
Politik
Politik Investmentpläne vor Iran-Angriff? Pete Hegseths BlackRock-Investition im Fokus
02.04.2026

Während des Iran-Krieges rücken mögliche frühere Verbindungen zwischen US-Verteidigungsminister Pete Hegseth, BlackRock und den...

DWN
Politik
Politik 80-Prozent-Rückkehrer-Quote: Syrien entschieden gegen Zwangsabschiebungen
02.04.2026

Die Debatte um eine Zielmarke für die Rückkehr von nach Deutschland geflüchteten Syrern hat auch in deren Heimatland für Aufsehen...

DWN
Politik
Politik EU passt Regeln im Emissionshandel an: Entlastung für die Industrie in Sicht?
02.04.2026

Die EU stellt zentrale Weichen im Emissionshandel neu und rückt dabei die Wettbewerbsfähigkeit der Industrie stärker in den Fokus....

DWN
Politik
Politik Mehrwertsteuererhöhung auf 21 Prozent? Mehr Belastung für die Älteren und weniger für die Jüngeren
02.04.2026

Die Bundesregierung prüft eine Mehrwertsteuer-Erhöhung auf 21 Prozent. Trotz Mehreinnahmen für den Staatshaushalt sind Ökonomen...