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 Goldgedeckte Digitalwährungen als Brücke zwischen Sachwerten und Finanztechnologie

Steigende Inflation, geopolitische Unsicherheiten und die fortschreitende Digitalisierung verändern die Anforderungen an moderne Formen...

DWN
Technologie
Technologie Dokumentenanalyse mit KI: Was Unternehmen jetzt beachten sollten
19.06.2026

KI revolutioniert die Dokumentenanalyse und stellt Unternehmen, Verwaltungen und Beschäftigte vor eine neue Arbeitsteilung. Welche Rolle...

DWN
Politik
Politik Kanzler auf Sparkurs: Merz fordert drastische Kürzungen beim EU-Budget
19.06.2026

Bundeskanzler Friedrich Merz drängt beim EU-Gipfel auf ein deutliches Abspecken des künftigen Finanzrahmens ab 2028. Den aktuellen,...

DWN
Finanzen
Finanzen Iran-USA-Abkommen: Diese Aktien profitieren am meisten vom Friedensvertrag
19.06.2026

Sollte der Friedensvertrag zwischen den USA und dem Iran dauerhaft Bestand haben, werden Anleger einen Kurswechsel vornehmen und sich auf...

DWN
Finanzen
Finanzen Bitcoin-Kurs: Kryptowährungen gehören der Vergangenheit an – oder sind sie doch die Zukunft?
19.06.2026

Der Bitcoin-Kurs hat in den vergangenen Monaten massiv an Wert verloren, die Skepsis bei vielen Privatanlegern bleibt groß. Doch...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Krieger ohne Besatzung: KI-Panzer erobern das Schlachtfeld der Zukunft
19.06.2026

Die Rüstungsindustrie setzt auf unbemannte Landsysteme: Auf der Pariser Messe Eurosatory zeigen Konzerne wie Rheinmetall und Renk autonom...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Fed-Zinsentscheid: Trumps Zinshoffnung zerbricht
19.06.2026

Die Fed sollte eigentlich den Weg für sinkende Zinsen öffnen. Stattdessen verschärft sie den Ton, hebt ihre Inflationsprognose an und...

DWN
Panorama
Panorama DWN-Podcast Folge 30: Die Woche im Rückblick – KW 25
19.06.2026

Unser neuer Podcast ist da: Die ganze Woche in sieben Minuten. Der DWN-Wochenrückblick bringt die Themen, die zählen – eingeordnet,...

DWN
Politik
Politik Eklat in Brüssel: Merz bremst EU-Ratspräsident nach geheimem Russland-Vorstoß aus
19.06.2026

Ein diplomatischer Alleingang von EU-Ratspräsident António Costa hat beim Brüsseler Gipfel für schweren Zoff gesorgt. Costa hatte ohne...