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 Finanzielle Freiheit braucht einen starken Partner

Vermögen eröffnet Möglichkeiten – und bringt zugleich Entscheidungen mit sich: Wie lässt sich das Erreichte bewahren, gezielt...

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: Dow schließt deutlich höher, während sich die Wall Street erholttitle
15.10.2026

Erfahren Sie, welche überraschenden Faktoren und Einzelwerte die jüngste Erholung an den US-Börsen angetrieben haben.

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Gewerbesteuer auf Rekordhoch: Warum Kommunen trotzdem Milliarden fehlen
15.10.2026

Deutschlands Gemeinden haben 2025 so viel Gewerbesteuer eingenommen wie nie zuvor. Allerdings stiegen die Einnahmen nur geringfügig, die...

DWN
Finanzen
Finanzen Bank-Aktien: US-Banken überraschen mit Zahlen, Dimon warnt vor wachsenden Risiken
15.10.2026

Während Goldman Sachs und Citigroup mit ihren jüngsten Quartalszahlen die Gewinnerwartungen der Analysten übertroffen haben, blieb...

DWN
Technologie
Technologie Solar-Aufschlag ab 2029: Drohen Mehrkosten für Photovoltaik-Besitzer – was hinter dem Prosumer-Aufschlag steckt
15.10.2026

Solaranlagen auf dem Dach könnten ab 2029 einen höheren Grundpreis für die Stromnetznutzung auslösen. Elf Verbände fordern, den...

DWN
Politik
Politik Berlin-Sondierungen gehen weiter: Linke, SPD und Grüne einigen sich auf zentrale Grundsätze
15.10.2026

Nach tagelangem Streit setzen Linke, SPD und Grüne in Berlin ihre Gespräche über eine mögliche Regierungsbildung fort. Beim Umgang mit...

DWN
Finanzen
Finanzen Goldpreis-Prognose: Einer der größten Käufer beginnt zu verkaufen
15.10.2026

Jahrelang kauften Zentralbanken Gold in außergewöhnlichem Umfang. Nun schlägt mit Kasachstan einer der größten Käufer einen anderen...

DWN
Finanzen
Finanzen Rheinmetall-Aktie überspringt die 1.000-Euro-Marke: Ist das die Trendwende?
15.10.2026

Nach deutlichen Kursgewinnen am Mittwoch setzt die Rheinmetall-Aktie ihre Erholung am Donnerstag fort. Eine frühe Xetra-Notierung liegt...

DWN
Finanzen
Finanzen Kospi-Crash: Warum Südkoreas Chipaktien die Börsen erschüttern – was jetzt wichtig ist
15.10.2026

Der südkoreanische Leitindex Kospi rutschte am Donnerstag zeitweise rund acht Prozent ab. Besonders stark traf es die Samsung...