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 Damit Sie sich auf Ihr Unternehmen konzentrieren können

Ein Unternehmen zu führen, bedeutet, täglich Verantwortung zu übernehmen und Entscheidungen zu treffen. Gleichzeitig soll möglichst...

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
Wirtschaft
Wirtschaft Russland erzielt mit Europas Energiekäufen Einnahmen von rund 322 Milliarden Euro
13.10.2026

Europa will seine Energieabhängigkeit von Russland beenden. Doch trotz Sanktionen fließt weiterhin eine große Menge Kapital nach Moskau....

DWN
Finanzen
Finanzen Rente 2026: Fast 2.000 Euro? Für die meisten ein Traum – 5 Zahlen zeigen die Realität
13.10.2026

Die Politik verweist auf ein stabiles Rentenniveau und knapp 2.000 Euro Standardrente. Doch amtliche Zahlen zeigen: Das ist ein...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Deutschland baut neue Bahnstrecke von Hamburg nach Hannover – aber erst 2050
13.10.2026

Überlastete Strecke: Zwischen Hamburg und Hannover fahren täglich rund 200 Güterzüge, dazu ICE- und Regionalzüge. Staus und...

DWN
Politik
Politik Iran-Krieg: Hat Trump den größten Fehler der USA begangen?
13.10.2026

Donald Trump wollte Iran in die Knie zwingen. Stattdessen gerät die amerikanische Supermacht selbst unter Druck. Der Krieg verschlingt...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Präsentismus: Wenn Mitarbeiter trotz Krankheit arbeiten 
13.10.2026

Mit Halskratzen aufgewacht und dennoch zur Arbeit gegangen, „weil es ja nicht so schlimm ist“. Viele Beschäftigte neigen dazu, trotz...

DWN
Finanzen
Finanzen Nel ASA-Aktie hebt ab: Kooperation mit Rheinmetall bei E-Fuels treibt Pennystock nach oben
13.10.2026

Nel ASA und Rheinmetall wollen bei dezentraler Produktion synthetischer Kraftstoffe zusammenarbeiten. Die norwegische Wasserstoff-Aktie...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Stellenabbau in Deutschland: Angebot an Zeitarbeit schrumpft
13.10.2026

Früher war Zeitarbeit ein boomendes Geschäft: 2017 arbeiteten noch mehr als eine Million Deutsche als Zeitarbeiter. Heute kämpft...

DWN
Finanzen
Finanzen Inflation steigt auf über 3 Prozent
13.10.2026

Die Energiepreise treiben die Inflation in Deutschland auf den höchsten Stand seit fast drei Jahren: Im September verteuerten sich Waren...