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
Unternehmen
Unternehmen Bei VW wächst der Druck auf Blume
25.08.2026

Bei Volkswagen wächst die Unruhe: Tausende Jobs und vier Werke stehen auf dem Spiel, doch die Belegschaft fühlt sich vom Vorstand im...

DWN
Finanzen
Finanzen KI-Aktien: Investoren suchen jetzt Gewinner in China und kaufen diese Werte
25.08.2026

Mit dem chinesischen Aktienmarkt sind mehrere Risiken verbunden. Doch zwei Schwergewichte unter den Investoren sehen in Chinas...

DWN
Finanzen
Finanzen Eli Lilly, Novo Nordisk & Co.: Superpillen werden die Wirtschaft verändern - doch wer verdient daran?
25.08.2026

Medikamente zur Gewichtsregulierung gelten als einer der größten Wachstumsmärkte der kommenden Jahrzehnte. GLP-1-Präparate könnten...

DWN
Immobilien
Immobilien Steuerfalle Immobilienerbe: Entscheidend ist der Todestag
25.08.2026

Der Umzug war vorgesehen, die Wohnung sollte bald zum gemeinsamen Zuhause werden. Doch dann starb der Eigentümer unerwartet. Seine Witwe...

DWN
Technologie
Technologie Elon Musk und die KI: Wer regiert bald die Welt?
25.08.2026

Elon Musk warnt vor KI, Bürgerkrieg und dem Aufstieg neuer Supermächte – doch zugleich verkörpert er selbst die beispiellose Macht der...

DWN
Finanzen
Finanzen Deutz-Aktie: Analysten sehen noch viel Luft nach oben
25.08.2026

Die Deutz-Aktie springt auf ein Dreimonatshoch – und zwei Analysten sehen noch deutlich mehr Potenzial. Die geplante FFG-Übernahme...

DWN
Politik
Politik Schuldenberg: Verliert Deutschland seine Kreditwürdigkeit?
25.08.2026

Die deutsche Wirtschaft bleibt trotz aller Krisen robust und wächst im dritten Quartal in Folge. Doch auch die Schulden wachsen - und...

DWN
Politik
Politik Übergewinnsteuer spaltet die Bundesregierung
25.08.2026

Hohe Spritpreise und steigende Gewinne der Ölkonzerne bringen die Übergewinnsteuer zurück auf die politische Bühne. Finanzminister Lars...