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
Technologie
Technologie Der wachsende Trend zu flexiblen Konsumausgaben bei deutschen Verbrauchern

Deutsche Haushalte verändern ihr Ausgabeverhalten grundlegend. Wo früher feste Sparpläne und monatliche Budgets den Alltag bestimmten,...

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 US-Marktbericht: Wall-Street-Händler halten sich vor Inflationsbericht zurück
11.08.2026

Welche Impulse jetzt die Kurse bewegen und warum Anleger gespannt auf die neuen Daten blicken

DWN
Technologie
Technologie Nvidia holt die Wall Street ins KI-Geschäft
11.08.2026

Hunderte Milliarden Dollar fließen in den Ausbau von Rechenzentren für Künstliche Intelligenz. Der Chipriese Nvidia, der davon...

DWN
Politik
Politik Geleaktes Dokument zeigt, dass den USA Waffen fehlen: Was wir wissen
11.08.2026

Trumps Krieg gegen Iran leert die amerikanischen Lager für Langstreckenraketen. Das zeigen ein Leak und Berichte aus anonymen Quellen in...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Hotels verlieren Gäste: Deutsche bleiben häufiger zu Hause
11.08.2026

Im Juni gab es in deutschen Hotels weniger Übernachtungen – vor allem inländische Gäste blieben aus. Im Halbjahr bleibt die Branche...

DWN
Finanzen
Finanzen Insiderhandel oder nicht? Trump verkauft seine Truth-Posts mit Zeitvorsprung an Firmen
11.08.2026

Wer Trumps Posts früher liest, kann an den Finanzmärkten Millionen bewegen – und genau dafür zahlen Händler bis zu 100.000 Dollar im...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Dürre macht Sprit teurer: Lokale Engpässe möglich
11.08.2026

Die Dürre erreicht die Tankstelle: Sinkende Rheinpegel verteuern den Transport von Benzin und Diesel. Drohen jetzt regionale Engpässe,...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft KI bei der Jobsuche: Warum ChatGPT Ihre Bewerbung ruinieren kann
11.08.2026

Eine Bewerbung in nur einer Minute, perfekt formuliert und ohne mühsames Ringen um jedes Wort. Künstliche Intelligenz hat die Jobsuche...

DWN
Finanzen
Finanzen Tagesgeld-Vergleich (08/2026): Diese Banken bieten die besten Tagesgeld-Zinsen
11.08.2026

Ein Tagesgeld-Konto gilt als sichere und flexible Geldanlage. Doch hinter manchem Spitzenangebot verbergen sich nicht selten Bedingungen,...