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
Technologie
Technologie iFLYTEK AINOTE Air 2 bringt KI-gestützte Notizen in ein noch kompakteres E-Ink-Tablet

Für viele Menschen sind die besten Produktivitätstools diejenigen, die nicht versuchen, den gesamten Arbeitstag zu übernehmen. Sie...

DWN
Panorama
Panorama Sechs tote Mitarbeiter in Stade – Schwiegermutter von SPD-Migrationsbeauftragtem fuhr Fluchtwagen
03.07.2026

In einer Jugendeinrichtung im niedersächsischen Stade sind sechs Mitarbeiter erschossen wurden. Nun werfen sowohl die Recherchen zur...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Varso Tower: Zweite Glasscheibe fällt vom höchsten Gebäude der EU
03.07.2026

Erst fiel Glas auf eine Straße, jetzt beschädigte eine Scheibe ein Auto: Am Varso Tower in Warschau häufen sich Vorfälle an der...

DWN
Finanzen
Finanzen Ethisches Investieren: Der Vatikan predigt Moral und kauft Tech-Aktien
03.07.2026

Der Vatikan will Geld nach moralischen Kriterien anlegen und landet dabei ausgerechnet bei Meta, Nvidia, Apple, Amazon und Alphabet. Was...

DWN
Unternehmensporträt
Unternehmensporträt Vogelhaus mit Kamera: Wie Bird Buddy an Amerikaner vier Mal so teuer verkauft wie an Chinesen
03.07.2026

Wer ein Vogelhaus mit Kamera sucht, um Meise, Spatz und andere heimische Singvögel zu beobachten, kommt an Bird Buddy kaum vorbei. Das...

DWN
Finanzen
Finanzen KI-Blase: Warum Anleger wieder an die nächste Wunderwelt glauben
03.07.2026

Erst kaufen Kleinanleger Chipaktien auf Kredit, dann sammelt SpaceX Milliarden ein, obwohl das Unternehmen weiter Verluste schreibt. Was...

DWN
Finanzen
Finanzen Goldpreis startet gut in den Juli: Erholung oder nur eine Atempause vor neuen Kursverlusten?
03.07.2026

Ist der diesjährige Ausverkauf lediglich eine starke Korrektur nach einem außergewöhnlichen Anstieg oder der Beginn einer längeren...

DWN
Immobilien
Immobilien Explosionsartige Mietsteigerungen: Wie Sie sich gegen den Mietenwahnsinn wehren können
03.07.2026

Die Wohnkosten in Deutschlands Großstädten kennen seit Jahren nur eine Richtung: steil nach oben. Eine aktuelle Auswertung des Deutschen...

DWN
Panorama
Panorama DWN-Podcast Folge 32: Die Woche im Rückblick – KW 27
03.07.2026

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