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 Ökonomen halten KI-Crash für wahrscheinlich: Wo Anleger am Markt Schutz suchen können
26.08.2026

Es wird immer schwieriger, ein Portfolio gegen KI zu diversifizieren, sagen Experten. Sie erklären, wie man sich am besten gegen...

DWN
Politik
Politik „Europa ist schwach“: Patrick Collison und Mario Draghi schließen sich mit neuem Think Tank zusammen – Polen ist nicht dabei
26.08.2026

Stripe-Mitgründer Patrick Collison und der frühere EZB-Präsident Mario Draghi wollen Europas wirtschaftliche Schwäche bekämpfen. Mit...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Exklusiv-Interview zu Freyja: Fire-Point-Chefin erklärt die Patriot-Alternative aus der Ukraine
26.08.2026

Nach dem ersten DWN-Bericht über Freyja spricht Fire-Point-Chefin Iryna Terekh nun exklusiv über das ukrainische Rüstungsprojekt. Mit...

DWN
Politik
Politik Sozialhilfe-Ausgaben explodieren: Pflegekosten wachsen stärker als Grundsicherung
26.08.2026

Die Ausgaben für Sozialhilfe sind 2025 in Deutschland um 6,1 Prozent gestiegen. Besonders stark legten die Kosten für die Hilfe zur...

DWN
Finanzen
Finanzen 21,4 Milliarden Euro: Neuer Höchstwert bei Erbschaft- und Schenkungsteuer
26.08.2026

Die festgesetzte Erbschaft- und Schenkungsteuer in Deutschland erreicht einen Rekordwert. Was steckt hinter dem starken Anstieg im...

DWN
Finanzen
Finanzen Aktien 2026: Nvidia, SAP und Co. sind laut Experten noch zu günstig
26.08.2026

Der KI-Boom hat viele Technologieaktien teuer gemacht. Doch ausgerechnet jetzt sieht Morningstar bei zwölf bekannten Unternehmen noch...

DWN
Finanzen
Finanzen Droneshield-Aktie bricht zweistellig ein: Hohe Verluste überschatten starkes Umsatzwachstum
26.08.2026

DroneShield wächst kräftig, schreibt jedoch hohe Verluste und gerät zugleich ins Visier der australischen Finanzaufsicht. Der...

DWN
Politik
Politik Neue Zuckersteuer: Aufpreis war auch für Zero-Getränke und Hafermilch angedacht
26.08.2026

Die geplante Zuckersteuer soll Verbraucher offiziell von stark zuckerhaltigen Getränken abhalten. Doch künftig sollten auch Hafermilch...