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
Politik
Politik Britischer Premier unter Druck: Verteidigungsminister tritt im Etatstreit zurück
12.06.2026

Der britische Regierungschef Keir Starmer steht vor den Trümmern seiner Kabinettsdisziplin: Verteidigungsminister John Healey hat im...

DWN
Finanzen
Finanzen Kryptowährungen gehören der Vergangenheit an – oder sind sie die Zukunft?
12.06.2026

Bitcoin hat massiv an Wert verloren, viele Privatanleger bleiben skeptisch. Doch ausgerechnet Zentralbanken und Finanzinstitute sehen in...

DWN
Finanzen
Finanzen US-Börsenbericht: Wall Street schließt im Plus, während sich die Märkte auf das Rekord-Debüt von SpaceX vorbereiten
11.06.2026

Geopolitische Spannungen und gigantische Vorbereitungen sorgen für ein Wechselbad der Gefühle auf dem Börsenparkett – was Anleger...

DWN
Politik
Politik Eskalation am Golf: Iran erklärt Straße von Hormus für gesperrt
11.06.2026

Trotz einer offiziellen Waffenruhe eskaliert der Konflikt zwischen den USA und dem Iran massiv. Als Reaktion auf erneute US-Luftangriffe...

DWN
Politik
Politik Neues Heizgesetz: Chancen für die Wärmewende oder Kostenfalle?
11.06.2026

Die Debatte um das neue Heizgesetz spaltet die Politik. Bundeswirtschaftsministerin Katherina Reiche (CDU) sieht im...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Schwarz-Gruppe wächst: 300 neue Standorte für Lidl und Kaufland
11.06.2026

Die Schwarz-Gruppe treibt ihr Wachstum weiter voran. Im Geschäftsjahr 2025/26 vergrößerten Lidl und Kaufland ihr Filialnetz weltweit um...

DWN
Finanzen
Finanzen EZB reagiert auf Iran-Krieg: Erste Zinserhöhung seit fast drei Jahren
11.06.2026

Wegen des inflationstreibenden Ölpreisschocks infolge des Iran-Kriegs hebt die Europäische Zentralbank die Zinsen wieder an. Der wichtige...

DWN
Panorama
Panorama Fußball-WM 2026: Wer wird Weltmeister? Prognosen widersprechen sich deutlich
11.06.2026

Spanien, Frankreich, England, Argentinien, die Niederlande? Während die Wettmärkte auf die bewährten Favoriten setzen, erwarten einige...