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
Unternehmen
Unternehmen Escort zwischen Plattform und Premiumservice: Wie sich ein diskreter Markt professionalisiert

Wenn über Escort-Services gesprochen wird, kommen dabei oft veraltete Assoziationen auf. Der Markt hat sich aber in den vergangenen Jahren...

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
Panorama
Panorama Welttag der Erde: Extremhitze bedroht Landwirtschaft und Ökosysteme
22.04.2026

Fische mit Herzversagen, Kartoffeln im Hitzestress: Ein Bericht zeigt, wie Extremwetter Landwirtschaft und Ökosysteme weltweit bedroht....

DWN
Politik
Politik Transitstopp? Rosneft prüft Alternativen für Öl aus Kasachstan für PCK
22.04.2026

Ölprobleme für die Raffinerie PCK: Rosneft Deutschland prüft Ersatz für kasachisches Öl. Bisher bezieht Deutschland Erdöl aus...

DWN
Politik
Politik 90-Milliarden-EU-Kredit: Selenskyj verkündet Reparatur der „Druschba“-Pipeline
22.04.2026

Fast drei Monate floss nach einem russischen Drohnenangriff kein Erdöl von Russland über die Ukraine in die EU-Staaten Slowakei und...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Flugstreichungen: Lufthansa streicht 20.000 Flüge bis Oktober
22.04.2026

Die Schließung der Cityline reißt Lücken ins Lufthansa-Netz. Was heißt das konkret für die nächsten Monate und ihre Urlaubspläne?

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Lidl vor weiterem Ausbau: Einstieg in den EU-Mobilfunkmarkt geplant
22.04.2026

Lidl drängt mit neuen Mobilfunkplänen in einen Markt, der bislang von etablierten Anbietern geprägt ist. Kann die Schwarz Gruppe mit...

DWN
Politik
Politik Arbeitszeitdebatte: Warum längere Arbeitszeiten nicht die Lösung sind
22.04.2026

Während steigende Arbeitslosigkeit und zunehmender Einsatz von Künstlicher Intelligenz den Arbeitsmarkt in Deutschland bestimmen -...

DWN
Technologie
Technologie Silicon Valley im Umbruch: 3 besorgniserregende Dinge, über die jetzt alle sprechen
21.04.2026

Im Silicon Valley verdichten sich die Signale für einen tiefgreifenden Wandel, der die Arbeitswelt unter dem Druck der KI neu ordnen...

DWN
Politik
Politik Wirtschaft Russlands in der Krise: Haushaltsdefizit wächst - auch der Druck auf Putin?
21.04.2026

Hohe Energiepreise und gelockerte Sanktionen verschaffen der russischen Wirtschaft kurzfristig Luft. Doch gleichzeitig mehren sich Hinweise...