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 Der Europäische Online-Glücksspielmarkt: Wachstum, Regulierung Und Konsolidierung 2026

Wenige Branchen wachsen in Europa derzeit so beständig wie das Online-Glücksspiel, und noch weniger tun das bei einem derart...

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 Adieu Frankreich, adieu Deutschland: Wohin Europas Reiche ziehen
14.08.2026

Politische Unsicherheit, hohe Steuern: Das sind die wichtigsten Gründe, warum Reiche die zwei stärksten Länder Europas verlassen. Wohin...

DWN
Finanzen
Finanzen US-Börsenbericht: Sandisk und Reddit glänzen trotz wachsender Konjunktursorgen
14.08.2026

Erfahren Sie, welche Dynamiken die Wall Street bewegen und warum ausgewählte Einzelwerte den trüben Konjunktursignalen trotzen.

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft BMW-Werk Dingolfing rüstet auf für den entscheidenden Kampf um die Autozukunft
14.08.2026

Tausende Roboter, 280.000 Autos im Jahr und eine neue Batteriefabrik sollen BMWs größten europäischen Produktionsstandort zukunftsfähig...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Solarstrom-Produktion unter Druck: Wie sicher ist Deutschlands Stromnetz wirklich?
14.08.2026

Eine Sonnenfinsternis reicht aus, um Europas Solarstrom-Produktion binnen kurzer Zeit massiv zu drücken und die Strompreise nach oben...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Volvo ES90 im Test: Ein guter Grund, den Deutschen Lebewohl zu sagen?
14.08.2026

Der Volvo ES90 ist kein Elektroauto für Käufer, die möglichst günstig in die Premiumklasse einsteigen wollen. Doch wer Komfort,...

DWN
Unternehmensporträt
Unternehmensporträt ECS Energiemakler: Wenn die Stromrechnung Fragen aufwirft
14.08.2026

Strom und Gas sind für viele Unternehmen heute mehr als ein einfacher Einkaufsposten. Sie sind ein Bereich, in dem Preise, Netzentgelte...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Ferrari Luce: Erst verspottet, jetzt reißen sich Käufer um den Elektro-Ferrari
14.08.2026

Der Ferrari Luce provozierte Fans, verunsicherte Anleger und ließ Zweifel an Ferraris Elektrostrategie wachsen. Nun ist das Verkaufsziel...

DWN
Panorama
Panorama Konsumflaute trifft Camping-Boom: Jetzt mobile Kaffeemaschinen kaufen und bares Geld sparen!
14.08.2026

Camping boomt, Reisen bleibt beliebt – doch gleichzeitig sitzt das Geld bei vielen Verbrauchern nicht mehr so locker. Genau in diesem...