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
X

DWN-Wochenrückblick

Weniger E-Mails, mehr Substanz: Der DWN-Wochenrückblick liefert 1x/Woche die wichtigsten Themen kompakt als Podcast. Für alle, deren Postfach überläuft.

E-mail: *

Ich habe die Datenschutzerklärung sowie die AGB gelesen und erkläre mich einverstanden.

DWN
Finanzen
Finanzen Warum so viele Deutsche Aktien und Fonds links liegen lassen
30.03.2026

Milliarden liegen auf Sparbüchern, während Aktien & Co. kaum genutzt werden. Warum viele Deutsche vor Wertpapieren zurückschrecken –...

DWN
Finanzen
Finanzen Geldwäsche-Skandal: Wie dubiose Deals eine Schweizer Bank zu Fall brachten
30.03.2026

Eine kleine Privatbank aus Zürich entwickelte sich binnen weniger Jahre zu einem profitablen, aber hochriskanten Geschäftsmodell. Die...

DWN
Politik
Politik Nach Angriff auf Diego Garcia: Könnten iranische Raketen inzwischen Europa erreichen?
29.03.2026

Der mutmaßliche Angriff iranischer Raketen auf Diego Garcia wirft neue Fragen zur militärischen Reichweite Teherans auf. Während...

DWN
Finanzen
Finanzen Novo Nordisk-Aktie: Warum die Führung zurücktrat und welche Rolle die Stiftung spielte
29.03.2026

Ein Machtkampf in der Führungsebene von Novo Nordisk hat das Unternehmen und die Novo Nordisk-Aktie in eine tiefe Governance-Krise...

DWN
Panorama
Panorama Spanien im Wandel: Vom Klischee zum Vorreiter beim Frauenschutz
29.03.2026

Spanien steht oft im Ruf eines klassischen Macho-Landes. Doch aktuelle Zahlen und konsequente Maßnahmen zeichnen ein anderes Bild....

DWN
Immobilien
Immobilien Mieter verstorben: Was passiert mit dem Mietvertrag nach einem Todesfall?
29.03.2026

Der Tod eines Mieters wirft für Hinterbliebene oft viele Fragen auf: Darf man in der Wohnung bleiben, wenn der Vertrag nur auf den...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Europas Wettbewerbsfähigkeit: Hinter verschlossenen Türen wächst die Angst
29.03.2026

Europa galt lange als stabiler Wirtschaftsraum mit klaren Regeln und berechenbaren Märkten. Doch hinter den Kulissen wächst die Sorge,...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Iran-Krieg verschiebt Kräfteverhältnisse am Himmel: Europäische Airlines profitieren – wie lange noch?
29.03.2026

Stillgelegte Flughäfen, steigende Ticketpreise und neue Flugrouten: Der Iran-Krieg verändert die Dynamik im globalen Luftverkehr...