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 Wenn ein Schnäppchen wie eine Falle wirkt

Ein Schnäppchen kann sich schon wie ein Gewinn anfühlen, noch bevor es im Warenkorb landet. Der Preis scheint niedriger zu sein, der...

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
Unternehmen
Unternehmen Nachhaltige Lieferketten bei Lidl: Warum Lieferanten von strengeren Vorgaben profitieren
18.04.2026

Lidl verschärft die Nachhaltigkeitsanforderungen in der Lieferkette deutlich. Wie profitieren Hersteller dennoch von der Zusammenarbeit...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Günstige Drohnen im Krieg: Teure Systeme geraten unter Druck
18.04.2026

Günstige Drohnen und neue Produktionsmodelle stellen die bisherige Logik von Krieg und Verteidigung zunehmend infrage. Entscheidet...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Das Office-Comeback, das niemand wollte, ergibt keinen Sinn
18.04.2026

Unternehmen drängen zurück ins Büro und investieren Milliarden in neue Arbeitswelten. Doch die Realität der Beschäftigten zeigt eine...

DWN
Technologie
Technologie Rasanter Fortschritt in der Medizin: Wie KI Forschung und Therapie verändert
18.04.2026

Künstliche Intelligenz verändert die medizinische Forschung grundlegend und beschleunigt die Entwicklung neuer Therapien in einem bisher...

DWN
Finanzen
Finanzen US-Marktbericht: Frieden sorgt für Kauflaune – US-Märkte feiern wie in den 90ern
17.04.2026

Eine unerwartete Wende auf der Weltbühne lässt die Börsen aufatmen. Erfahren Sie, warum Anleger jetzt in historische Jubelstürme...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Personalabbau in den USA: Warum Massenentlassungen großer Konzerne zunehmen
17.04.2026

In den USA mehren sich die Anzeichen für Massenentlassungen, die zunehmend auch an den Aktienmärkten positiv aufgenommen werden. Zeichnet...

DWN
Unternehmensporträt
Unternehmensporträt Neue App gegen KI-Bots: Hilfeforum gutefrage.net setzt auf echte Menschen
17.04.2026

Die KI-Offensive von Google trifft die Plattformökonomie ins Mark – gutefrage.net verliert massiv Reichweite. CEO Nepomuk Seiler kontert...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Deutschlands Exportmodell: Wachstum bis 2035 spürbar gebremst
17.04.2026

Deutschlands Exportmodell steht vor einem strukturellen Umbruch, da sich globale Handelsströme und Absatzmärkte spürbar verschieben....