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
Wirtschaft
Wirtschaft Kennzeichnung im Produktionstempo: Wie Brady die Industrie neu taktet

Produktionslinien laufen schneller denn je, doch die Rückverfolgbarkeit hinkt oft hinterher. Brady setzt genau hier an und zeigt, wie sich...

DWN
Politik
Politik „Strategische Partnerschaft“ mit Deutschland: Mehr Militärhilfe für die Ukraine beschlossen
15.04.2026

Die Militärhilfe für die Ukraine nimmt Fahrt auf. Nach neuen Rüstungskooperationen Deutschlands legt auch Großbritannien nach. Auch die...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Heidelberger-Druck-Aktie: Druckmaschinenhersteller steigt in Drohnenabwehr ein
15.04.2026

Das für Druckmaschinen bekannte Unternehmen Heidelberg steigt ins Rüstungsgeschäft ein. Die Traditionsfirma will ihren Standort in...

DWN
Finanzen
Finanzen Riester-Reform: Lohnt sich der alte Vertrag zur Riester-Rente noch?
15.04.2026

Der neu beschlossene Riester-Nachfolger für eine bessere Altersvorsorge bringt höhere Rendite-Chancen als die klassische Riester-Rente,...

DWN
Politik
Politik YouGov-Umfrage: AfD klar stärkste Kraft - Union stürzt auf schlechtesten Wert seit vier Jahren
15.04.2026

In einer YouGov-Umfrage kann sich die AfD deutlich von den anderen Parteien absetzen. Auch Grüne und Linke legen zu. Die einzigen, die...

DWN
Finanzen
Finanzen Kaufkraft-Ranking in Krisenzeiten: Wo die regionalen Einkommen am meisten wert sind
15.04.2026

Das Verhältnis aus Einkommen und Lebenserhaltungskosten entscheidet über die reale Kaufkraft der Haushalte: Wo viel verdient wird, ist es...

DWN
Politik
Politik Tabaksteuer-Erhöhung finanziert Entlastungsprämie 2026: Doch nicht nur Raucher gehen bei der Ausgleichprämie leer aus
15.04.2026

Günstigeres Tanken und eine 1.000-Euro-Prämie: Doch die Entlastungen kommen noch längst nicht bei den Bürgern an. Auch werden viele...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Ifo: Iran-Krieg verstärkt wirtschaftliche Unsicherheit deutscher Unternehmen
15.04.2026

Steigende Energiepreise, wackelige Lieferketten: Deutsche Unternehmen blicken immer skeptischer in die Zukunft. Welche Branchen besonders...

DWN
Politik
Politik Sparpläne Krankenkassen: Warnungen vor zusätzlichen Belastungen der Beitragszahler
15.04.2026

Die Koalition will die steigenden Ausgaben der Krankenkassen unter Kontrolle bringen, um neue Beitragserhöhungen zu vermeiden - mit einer...