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
Panorama
Panorama Cartier Tank oder Santos – welche ist zeitloser?

Eine pauschale Antwort gibt es nicht: Design-Kenner sehen in der klar reduzierten Tank das zeitlosere Statement, während die vielseitigere...

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
Technologie
Technologie Experten schlagen Alarm: Forderungen nach grundlegendem Umdenken bei KI-Konzernen
24.09.2026

Angesichts potenziell unkontrollierbarer Gefahren durch Künstliche Intelligenz dringen Fachleute auf neue Regeln für die führenden...

DWN
Politik
Politik Subventionen für Europas Industrie: Deutschland und Frankreich uneins bei EU-Förderregeln
24.09.2026

Um der teuren Energie sowie dem Druck aus China und den USA zu trotzen, fordert die europäische Industrie staatliche Hilfen. Während...

DWN
Finanzen
Finanzen Gute Noten mit Schwachstellen: Deutsche Banken bestehen Krisencheck
24.09.2026

Ein umfassender Belastungstest der Aufsichtsbehörden bescheinigt den kleineren und mittleren Finanzinstituten in Deutschland eine...

DWN
Politik
Politik Grundrechte in Gefahr? BND-Reform sieht weitgehende Befugnisse vor und sorgt für Streit
24.09.2026

Eine geplante Gesetzreform zur Stärkung von BND und Verfassungsschutz heizt die politische Debatte in Berlin an. Während Koalition und...

DWN
Finanzen
Finanzen Investor Michael: Soll ich die Vonovia-Aktie kaufen, wenn die Politik mit der Enteignung von Wohnungen droht?
24.09.2026

Die Vonovia-Aktie bietet einen schönen Abschlag auf den Vermögenswert und eine Dividendenrendite von sieben Prozent. Doch ist jetzt der...

DWN
Technologie
Technologie Elektroautos überflügeln in Europa reine Verbrenner
24.09.2026

Im August stieg ihr Anteil auf deutlich mehr als ein Viertel. Doch ohne Subventionen könnte der Boom schnell nachlassen, warnen Experten....

DWN
Politik
Politik Trump-Xi-Gipfel: Warum Trump China jetzt nicht provozieren kann
24.09.2026

Donald Trump empfängt Xi Jinping mit allem Pomp, den Washington zu bieten hat. Doch sechs Wochen vor den Zwischenwahlen kann sich der...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Deutsche Wirtschaft wächst wieder: Institute verdoppeln Prognose
24.09.2026

Die deutsche Wirtschaft kommt wieder in Bewegung: Führende Institute verdoppeln ihre Wachstumsprognose für dieses Jahr. Doch hohe...