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
Finanzen
Finanzen Edelmetalle in einer neuen Marktphase

Gold über 5.500 US-Dollar, Silber über 100 US-Dollar pro Unze

DWN
Politik
Politik US-Iran-Konflikt: Steigende Spannungen wirken sich auf den Ölpreis aus
30.01.2026

Spannungen zwischen den USA und dem Iran haben die Ölpreise spürbar steigen lassen und die geopolitischen Risiken am Energiemarkt neu in...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Konjunktur: Deutsche Wirtschaft wächst Ende 2025 stärker als gedacht
30.01.2026

Nach zwei Jahren Rezession wächst die deutsche Wirtschaft 2025 wieder leicht. Das Schlussquartal fällt sogar positiver aus als erwartet....

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Arbeitsmarkt: Mehr als drei Millionen Arbeitslose in Deutschland
30.01.2026

Die Zahl der Arbeitslosen steigt im Januar saisonüblich an. In diesem Jahr wurde eine wichtige Schwelle überschritten.

DWN
Finanzen
Finanzen Amazon-Aktie: Riesen-Investition in KI-Entwickler OpenAI im Gespräch
30.01.2026

Amazon verhandelt laut Medienberichten über eine mögliche Investition von bis zu 50 Milliarden US-Dollar in den KI-Entwickler OpenAI....

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Gasspeicher in Deutschland ungewöhnlich leer – droht im Winter eine Versorgungslücke?
30.01.2026

Die deutschen Gasspeicher sind derzeit deutlich weniger gefüllt als in den vergangenen Jahren. Mit einem Füllstand von rund 35 Prozent...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Mittelstand enttäuscht von Bundesregierung: Mehrheit zweifelt an Wirtschaftswende
30.01.2026

Der deutsche Mittelstand blickt zunehmend kritisch auf die Wirtschaftspolitik der Bundesregierung. Eine aktuelle Befragung des...

DWN
Finanzen
Finanzen Goldpreis aktuell: Spekulationen um die Fed-Spitze belasten
30.01.2026

Der Goldpreis hat nach seiner jüngsten Rekordjagd plötzlich deutlich nachgegeben. Anleger erleben extreme Schwankungen zwischen neuen...

DWN
Finanzen
Finanzen Apple-Aktie: iPhone-Boom trifft auf Chip-Krise
30.01.2026

Die Apple-Aktie steht nach einem iPhone-Rekordquartal im Rampenlicht: starke Apple-Zahlen treffen auf neue Risiken durch Chip-Engpässe....