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 Der wachsende Trend zu flexiblen Konsumausgaben bei deutschen Verbrauchern

Deutsche Haushalte verändern ihr Ausgabeverhalten grundlegend. Wo früher feste Sparpläne und monatliche Budgets den Alltag bestimmten,...

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 Rente und Pension im Vergleich: Wie groß die Unterschiede wirklich sind
12.08.2026

Die Renten sind im Schnitt deutlich niedriger als die Beamtenpensionen. Eine neue Auswertung aus dem Bundestag zeigt erhebliche...

DWN
Technologie
Technologie Ifo: Deutsche Unternehmen erwarten sinkende Löhne durch KI
12.08.2026

Die Betriebe gehen sehr viel häufiger von einem Rückgang als von einem Anstieg der Löhne in den kommenden fünf Jahren aus. Welche...

DWN
Finanzen
Finanzen Inflationsschock durch Energiepreise - Leben wird immer teurer
12.08.2026

Nach dem Auslaufen des Tankrabatts hat sich das Leben in Deutschland sprunghaft verteuert. Im Juli kletterte die Inflationsrate auf 2,8...

DWN
Finanzen
Finanzen Rheinmetall-Aktie stabilisiert sich: Rekordquartal trifft auf gekappte Umsatzprognose
12.08.2026

Rheinmetall wächst rasant und übertrifft im zweiten Quartal die Gewinnerwartungen. An der Börse reicht das bislang nur für eine...

DWN
Politik
Politik Städtetags-Präsident: "Stimmung in den Rathäusern explosiv"
12.08.2026

Die Kommunen stehen finanziell unter Druck. Die Stimmung in den Rathäusern sei noch nie so schlecht gewesen, heißt es vom Städtetag. Er...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Generalsanierung: Bahnchefin Palla stellt die Weichen neu
12.08.2026

Die Generalsanierungen der Bahn sollten das marode Netz retten – doch Verspätungen und neue Probleme setzen den Konzern unter Druck. Nun...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Billigfluggesellschaften stehen vor dem Absturz: Ein Gigant könnte als Einziger übrig bleiben
12.08.2026

Zwei der drei unabhängigen Billigfluggesellschaften Europas hängen in den Seilen, nachdem der Ölpreisschock die Lage zusätzlich...

DWN
Finanzen
Finanzen US-Marktbericht: Wall-Street-Händler halten sich vor Inflationsbericht zurück
11.08.2026

Welche Impulse jetzt die Kurse bewegen und warum Anleger gespannt auf die neuen Daten blicken