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 Rechnungen digitalisieren: Wie Unternehmen Liquidität und Cashflow smarter steuern

Umsatz bedeutet noch keine gesicherte Liquidität. Zwischen der erbrachten Leistung und dem tatsächlichen Eingang des Geldes können...

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: Tesla-Aktien stürzen ab, Öl erreicht 101 US-Dollar
23.07.2026

Turbulente Zeiten an den globalen Handelsplätzen: Was die Anleger jetzt in Atem hält.

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Heliumknappheit: Europas Industrie droht der nächste Rohstoffschock
23.07.2026

Helium klingt nach Luftballons, ist aber ein unersetzlicher Rohstoff für Mikrochips, Magnetresonanztomografen und die Luftfahrt....

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Preisoffensive im Handel: Wie Sie jetzt bei Haushaltswaren und Hörbüchern kräftig sparen können
23.07.2026

Sommerzeit ist Angebotszeit: Während Verbraucher ihre Ausgaben genauer planen, überbieten sich Händler mit attraktiven Preisaktionen....

DWN
Politik
Politik Insa-Umfrage zur Berlin-Wahl: AfD zieht knapp an CDU und Linken vorbei auf Platz eins
23.07.2026

Politisches Beben vor der Abgeordnetenhauswahl in Berlin: Erstmals führt die AfD eine repräsentative Umfrage in der Bundeshauptstadt an....

DWN
Finanzen
Finanzen EZB belässt Leitzins bei 2,25 Prozent: Bringt der Iran-Krieg die Zinswende im September?
23.07.2026

Die Europäische Zentralbank legt im Euroraum eine geldpolitische Pause ein: Trotz bestehender Inflationsrisiken belassen die...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Alarmierende Studie: Jede dritte alleinerziehende Familie von Armut bedroht
23.07.2026

In Deutschland ist das Armutsrisiko für alleinerziehende Mütter und Väter alarmierend hoch: Fast 29 Prozent dieser Haushalte gelten laut...

DWN
Politik
Politik Rekordwert beim Sozialbudget: Ausgaben steigen auf fast ein Drittel der gesamten Wirtschaftskraft
23.07.2026

Die finanziellen Aufwendungen für den Sozialstaat erreichen in Deutschland ein neues Hoch: Im vergangenen Jahr sind die Sozialausgaben auf...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Wettbewerbsverstoß: EU verhängt 890 Millionen Euro Bußgeld gegen Google
23.07.2026

Die Europäische Kommission greift im Digitalmarkt hart durch: Wegen unlauteren Wettbewerbs belegt die EU den US-Tech-Riesen Google mit...