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
Finanzen
Finanzen Edelmetalle in einer neuen Marktphase

Gold über 5.500 US-Dollar, Silber über 100 US-Dollar pro Unze

DWN
Finanzen
Finanzen Finanzabteilungen vor dem Kollaps? Warum 2026 alles ändert
31.01.2026

2026 wird zum Schicksalsjahr für Finanzabteilungen: KI verspricht Effizienz, Regulierung droht mit Sanktionen – und beides trifft jetzt...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Volvo EX60: Schwedens Antwort auf den BMW iX3 und den Mercedes GLC
31.01.2026

Volvo will sich mit einem neuen Elektro-SUV im Premiumsegment strategisch neu ausrichten. Gelingt es dem Hersteller damit erstmals,...

DWN
Finanzen
Finanzen Trotz niedrigem Kakaopreis: Hoher Schokoladenpreis bremst die Nachfrage
31.01.2026

Obwohl der Kakaopreis seit Monaten deutlich fällt, wird Schokolade spürbar teurer. Während die Umsätze aufgrund des hohen...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Macrons kurioser Auftritt in Davos: Sonnenbrille sorgt für Kurssprung der iVision Tech-Aktie
31.01.2026

Macrons Sonnenbrille löste bei seinem Auftritt in Davos eine ungewöhnliche Marktreaktion aus. Die mediale Aufmerksamkeit katapultierte...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Europas Schienengüterverkehr unter Druck: Deutlicher Rückgang der Transportleistungen
31.01.2026

Der europäische Schienengüterverkehr verliert europaweit an Bedeutung. Welche Ursachen stehen hinter dieser Entwicklung und welche Folgen...

DWN
Finanzen
Finanzen US-Börsen: Erstarkender Dollar drückt Aktien und Edelmetalle ins Minus
30.01.2026

Die US-Börsen beendeten den Freitag mit Verlusten. Der Dollar legte zu, während die Preise für Gold und Silber drastisch einbrachen.

DWN
Panorama
Panorama DWN-Wochenrückblick KW 05: Die wichtigsten Analysen der Woche
30.01.2026

Im DWN Wochenrückblick KW 05 aus dem Jahr 2026 fassen wir die zentralen wirtschaftlichen und politischen Entwicklungen der vergangenen...

DWN
Panorama
Panorama Solarstrom, Euro, Fastenmonat – das bringt der Februar
30.01.2026

Im kürzesten Monat des Jahres verschwindet eine Währung endgültig aus einem EU-Land, für Urlauber bringt das Erleichterung. Für...