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
Finanzen
Finanzen US-Börsen: Kursgewinne bei Nvidia und Salesforce treiben Nasdaq nach oben
27.08.2026

Welche Tech-Schwergewichte die Märkte jetzt antreiben und worauf Anleger gespannt warten.

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Allianz der Sparsamen: Merz formiert Front gegen Rekord-EU-Budget
27.08.2026

Bei den anstehenden Verhandlungen über die künftigen EU-Finanzen zeichnet sich ein harter Kurs ab. Auf Initiative von Bundeskanzler...

DWN
Panorama
Panorama Tierischer Zwischenfall an der Küste: Quallen-Plage stoppt französische Atomreaktoren
27.08.2026

Eine unvorstellbare Menge von 200 Tonnen Quallen sorgt im größten Kernkraftwerk Frankreichs erneut für Betriebsstörungen. Der Betreiber...

DWN
Finanzen
Finanzen Fed-Zinsentscheid: Warum Warsh jetzt neue Turbulenzen riskiert
27.08.2026

Kevin Warsh will die Finanzmärkte an weniger Unterstützung und weniger Orientierung durch die Fed gewöhnen. Doch ausgerechnet vor dem...

DWN
Politik
Politik Gelassenheit trotz Gerüchten: Baltikum sieht nach CIA-Moskau-Reise keine Angriffsgefahr
27.08.2026

Ein unangekündigter Besuch von CIA-Direktor John Ratcliffe in Moskau heizte Spekulationen über eine angebliche Warnung vor russischen...

DWN
Politik
Politik Wende in Syrien: Ankara begrüßt das Aus für kurdische SDF-Miliz
27.08.2026

Die Entscheidung zur Auflösung der kurdisch geführten Streitkräfte im Nachbarland Syrien stößt in Ankara auf direkte Zustimmung. Die...

DWN
Immobilien
Immobilien Vorstoß gegen hohe Wohnkosten: Verfassungsrechtler gibt grünes Licht für bundesweiten Mietendeckel der Linken
27.08.2026

Mit einer zweistufigen Obergrenze will Die Linke die ausufernden Wohnkosten in Deutschland stoppen. Ein aktuelles Rechtsgutachten...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Milliarden-Zukauf im Aufwind: KI-Boom treibt Nvidia weiter zu Rekorden
27.08.2026

Der weltweite Spitzenreiter unter den Börsenkonzernen verzeichnet dank des anhaltenden Hypes um Künstliche Intelligenz weiterhin...