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
Panorama
Panorama Die Ökonomie der Aufmerksamkeit: Warum Unternehmen um jede Minute kämpfen

Im Internet ist Geld nicht länger die einzige Währung. Eine ebenso große Rolle spielt die Währung Aufmerksamkeit. Wer im Überfluss an...

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
Politik
Politik US-Inflation außer Kontrolle? Warum Amerikas Wähler die Geduld verlieren
19.07.2026

Die offiziellen Wirtschaftsdaten wirken solide, doch viele Amerikaner empfinden ihre finanzielle Lage als zunehmend bedrückend. Bidens...

DWN
Unternehmen
Unternehmen BMW-Werksleiter Schröder: Wie ein Maschinenbauingenieur erfolgreich durch turbulente Jahre führt
19.07.2026

Der Leiter des BMW-Werks in Dingolfing, dem größten in Europa, setzt auf die Qualifikation der Mitarbeiter, was sich in der stetig...

DWN
Finanzen
Finanzen Gefällt Dir das Produkt? Dann kaufe die Aktie!
19.07.2026

Früher war Aktienauswahl oft erstaunlich einfach: Wer ein Produkt mochte und verstand, investierte auch in das Unternehmen dahinter. Doch...

DWN
Finanzen
Finanzen Die zehn reichsten Deutschen – und der Vergleich zu Elon Musk
19.07.2026

Deutschlands reichste Menschen sind Unternehmer und Erben von Unternehmern, deren Firmen weltweit Milliarden Euro umsetzen. Gründer...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Japan: Der Feind ist nicht das Elektroauto, der Feind ist der Kohlenstoff
19.07.2026

Autos aus diesem asiatischen Land stehen ganz oben auf der Wunschliste potenzieller Käufer. Zu den Stärken der Branche zählen die...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Niedrige Geburtenrate: Warum weniger Kinder die Wirtschaft produktiver machen könnten
19.07.2026

Weniger Kinder, weniger Arbeitskräfte, weniger Wachstum: Diese Rechnung klingt logisch, könnte aber falsch sein. Eine neue Studie zeigt,...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Hackergruppen 2026: Diese Cyber-Elite greift Deutschlands Unternehmen an
19.07.2026

Sie knacken nicht nur Passwörter, sondern manipulieren Helpdesks, missbrauchen Fernzugriffe und stehlen sogar biometrische Daten. Die...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Von Bauunternehmen bis hin zu Energieversorgern: Das sind die unerwarteten Gewinner des KI-Booms
19.07.2026

Für zahlreiche Unternehmen aus klassischen Industriezweigen – von Bergbauunternehmen bis hin zu Herstellern von Kühlsystemen – hat...