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
Finanzen
Finanzen DeFi-Hashing nutzt die Rechenleistung künstlicher Intelligenz, um das Vermögen der Nutzer zu mehren.

Major economies are actively promoting the establishment of a unified capital market regulatory framework and plan to strengthen the...

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
Finanzen
Finanzen Anthropic-IPO: Der KI-Boom bekommt seinen Börsentest
05.06.2026

Erst kam ChatGPT, jetzt drängt Claude an die Börse. Das Anthropic IPO könnte zeigen, ob der KI-Boom wirklich tragfähig ist oder Anleger...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Gegenwind für den Standort: Bund verteidigt Kurs nach Pharma-Investitionsstopps
05.06.2026

Nachdem große Pharmakonzerne angekündigt haben, geplante Milliardeninvestitionen in Deutschland auf Eis zu legen, bezieht die...

DWN
Politik
Politik "Ein reines Belastungspaket": Scharfe Kritik an Warkens Pflegereform - "erschüttert und wütend"
05.06.2026

Für die Pflegeversicherung liegt jetzt ein Sanierungskonzept vor, das den Alltag für viele teurer macht. Nun erhält Warken starken...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft EY-Analyse: Deutsche Autobauer verlieren Umsatz und hinken hinterher
05.06.2026

Fehlstart ins Jahr: Während die internationale Konkurrenz beim Umsatz zulegen kann, verlieren Volkswagen, Mercedes-Benz und BMW deutlich...

DWN
Politik
Politik Rentenreform: Abschaffung der Frührente würde Milliarden sparen
05.06.2026

Kommt das Aus für die Frührente? 9,5 Milliarden Euro an Einsparungen, 125.000 erhaltene Arbeitskräfte: Das Forschungsinstitut DIW nennt...

DWN
Politik
Politik Milliarden-Spritze: Neue Finanzhilfen für die ukrainische Wirtschaft
05.06.2026

Russlands Angriffe treffen auch die Unternehmen der Ukraine hart. Ein neues Hilfsprogramm von EU und EBRD steuert nun mit Garantien und...

DWN
Politik
Politik Kiew fordert Friedensgespräche – Putin nennt angebliche Nato-Pläne „Unsinn“
05.06.2026

Präsident Selenskyj bietet Kremlchef Putin direkte Gespräche in einem Drittstaat an. Putin reagierte siegesgewiss und wies Warnungen vor...

DWN
Politik
Politik Merz und Macron fordern Turbo bei EU-Erweiterung auf dem Westbalkan
05.06.2026

Deutschland und Frankreich wollen heute bei einem EU-Gipfel in Montenegro eine neue Initiative starten, um die EU-Erweiterung zu...