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
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: KI-Aktien steigen kräftig, während die Ölpreise sinken
21.09.2026

Ein ereignisreicher Handelstag bringt überraschende Bewegungen in die globalen Finanzmärkte.

DWN
Unternehmen
Unternehmen Mercedes GLC im Test: Elektrisch ist er endlich so, wie er sein muss
21.09.2026

Der elektrische Mercedes GLC 400 4Matic bringt fast 500 PS, viel Komfort, hohe Ladeleistung und einen überraschend moderaten Verbrauch. Im...

DWN
Politik
Politik Blackrock-Vize: Europa braucht vier Schlüssel gegen die USA-Abhängigkeit
21.09.2026

Philipp Hildebrand, Vizechef von Blackrock und früherer Schweizer Notenbankchef, sieht in der KI-Entwicklung eine historische Chance. Der...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Nestlé Russland: Kreml übernimmt Kontrolle über deutsche Beteiligungen
21.09.2026

Putin greift erneut auf das Vermögen eines westlichen Großkonzerns zu. Diesmal trifft es Nestlé und auch Beteiligungen der Nestlé...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Ruhestand vorbereiten: Warum Männer nach der Karriere in die Krise geraten
21.09.2026

34 Jahre lang bestimmte der Terminkalender sein Leben. Dann war Anders Kretzschmar plötzlich Rentner und musste erst lernen, selbst über...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Holyvolt: Was das Batterie-Startup von Elon Musk gelernt hat
21.09.2026

Holyvolt will schaffen, woran andere Batterieprojekte gescheitert sind: Produktion skalieren, Kosten beherrschen und zugleich eine neue...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Ifo-Umfrage: Bürokratie ist Standortproblem Nummer eins in Deutschland
21.09.2026

Bürokratie gilt für deutsche Unternehmen als größtes Standortproblem und übertrifft Energie- sowie Arbeitskosten deutlich. Eine...

DWN
Politik
Politik AfD vorn, CDU draußen: Wie es jetzt in Mecklenburg-Vorpommern weitergeht
21.09.2026

Ein dramatischer Wahlabend stellt Mecklenburg-Vorpommern politisch neu auf. Während AfD und SPD das Rennen bestimmen, entscheiden...