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
Wirtschaft
Wirtschaft Kennzeichnung im Produktionstempo: Wie Brady die Industrie neu taktet

Produktionslinien laufen schneller denn je, doch die Rückverfolgbarkeit hinkt oft hinterher. Brady setzt genau hier an und zeigt, wie sich...

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
Politik
Politik Entlastungsprämie: Warum viele bei der Prämie leer ausgehen
14.04.2026

Günstigeres Tanken und eine 1.000-Euro-Prämie: Doch die Entlastungen kommen noch längst nicht bei den Bürgern an. Auch werden viele bei...

DWN
Politik
Politik Teuer und ineffizient: CDU-Generalsekretär Linnemann will Krankenkassen streichen
14.04.2026

CDU-Generalsekretär Linnemann fordert weniger Krankenkassen. Warum er weniger Kassen für ausreichend hält und welche Reformen er noch...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Krankenstatistik im Unternehmen: Wie Sie Fehlzeiten auswerten – mit und ohne Software
14.04.2026

Fehlzeiten sind eine betriebswirtschaftliche Größe und keine bloße HR-Kennzahl. Wer Fehlzeiten korrekt definiert, strukturell auswertet...

DWN
Unternehmen
Unternehmen BMW-Aktie: BMW verkauft weniger Autos - Es geht wieder bergab
14.04.2026

China und das Geschäft mit Elektroautos haben BMW ausgebremst. Der Elektroabsatz ist um 20 Prozent eingebrochen. In Deutschland und bei...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Russisches LNG bleibt gefragt: Europa reagiert auf angespannte Märkte
14.04.2026

Europa greift verstärkt auf russisches LNG zurück, während geopolitische Spannungen die globalen Energiemärkte neu ordnen. Wie...

DWN
Finanzen
Finanzen Inflationsschock: Steigende Lebenshaltungskosten schüren finanzielle Ängste
14.04.2026

Die Furcht vor der Inflation sitzt tief in Deutschland. Die größten Sorgen machen sich laut einer Umfrage der Allianz aber nicht...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Pleitewelle geht weiter: Firmenpleiten auch im Januar gestiegen
14.04.2026

Gastgewerbe, Bau und Verkehr trifft es besonders: Warum die Pleitewelle nicht abebbt und Experten für das laufende Quartal wenig Hoffnung...

DWN
Panorama
Panorama Lohnfortzahlung im Krankheitsfall: Was aktuell gilt
14.04.2026

Die Lohnfortzahlung im Krankheitsfall ist gesetzlich geregelt, sorgt aber immer wieder für Unsicherheit. Besonders kompliziert wird es,...