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
DWN
Finanzen
Finanzen Aktienempfehlungen: Günstige Aktien trotz KI-Hype, Zinsrisiko und Rüstungsboom
25.05.2026

Viele Anleger jagen weiter den teuersten KI-Gewinnern hinterher, doch Morningstar sieht die spannendere Chance woanders. Zehn globale...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Hyundai Kona im Test: Futuristisch, mutig und anders
25.05.2026

Der Hyundai Kona sieht aus, als wolle er nicht jedem gefallen. Genau das macht ihn spannend, denn hinter der mutigen Form steckt ein...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Klimarisiken in Europa: Warum der Mittelstand besser vorsorgen muss
25.05.2026

Klimarisiken und Nachhaltigkeit werden für Europas Mittelstand zu entscheidenden Faktoren für Finanzierung, Wettbewerbsfähigkeit und...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Veggie-Burger-Boom verliert an Tempo: Fleischersatz in Deutschland erstmals rückläufig
25.05.2026

Pflanzliche Fleischalternativen haben den Lebensmittelmarkt in Deutschland stark verändert. Doch nach Jahren kräftigen Wachstums sinkt...

DWN
Technologie
Technologie Meta: WhatsApp-Inkognito-Modus kommt für KI-Unterhaltungen
25.05.2026

Meta erweitert WhatsApp um neue KI-Funktionen und verspricht dabei mehr Datenschutz. Nutzer sollen künftig inkognito mit der Meta AI...

DWN
Politik
Politik US-Politikwissenschaftler: Der Schwerpunkt der NATO verlagert sich nach Osten, nur Europa hat das noch nicht begriffen
24.05.2026

Die NATO verändert ihre innere Geografie und Polen rückt ins Zentrum der europäischen Sicherheit. Dahinter steht das Ende eines...

DWN
Panorama
Panorama Elon Musk als Technokönig: Warum Muskismus mehr ist als Tesla und SpaceX
24.05.2026

Elon Musk ist längst mehr als ein Unternehmer. Eine neue Analyse beschreibt Muskismus als Projekt, das Technologie, Macht und...

DWN
Technologie
Technologie Handynutzung: Prepaid-Handys kommen in Deutschland aus der Mode
24.05.2026

Wie viele Minuten waren das? Wer früher bei der Handynutzung sparsam sein wollte, der hielt Telefonate kurz. Prepaid-Karten konnten...