Неделя с ТМК. Выпуск №11 (209)
0:00
/
Мы привыкли воспринимать смартфон как устройство с набором программ и изображений, доступных через экран. Но если разобрать его до винтика, станет ясно: в основе этого повседневного чуда — металлургия высоких технологий.
Современный смартфон — один из самых «многоэлементных» предметов в нашей повседневной жизни. По данным Американского химического общества (ACS), в среднем в смартфоне может использоваться более 60 различных химических элементов, большинство из которых — металлы. Среди них алюминий, медь, никель, кобальт, литий, серебро, золото и платина.
Каждый из этих элементов выполняет строго определенную функцию: одни обеспечивают передачу сигнала, другие отвечают за энергоэффективность, третьи — за устойчивость к нагреву и износу. Без этого сложного набора материалов смартфон был бы всего лишь пластиковой коробкой с экраном.
Как отмечают эксперты ACS, именно металлы делают смартфоны «умными», позволяют уменьшить их размеры до миниатюрных, обеспечивают быстродействие и стабильную работу устройств.
Большинство смартфонов имеют металлический несущий каркас. Чаще всего используются алюминиевые сплавы серий 6xxx и 7xxx, а в более защищенных моделях — нержавеющая сталь.
Алюминий обеспечивает жесткость при минимальном весе и эффективно отводит тепло от процессора. Прочность алюминиевых сплавов 7000-й серии может достигать 500-600 МПа — это сопоставимо с конструкционными сталями, но при массе почти в три раза меньше.
Сталь применяется в зонах повышенной нагрузки — в рамках, кнопках, внутренних усилителях. Именно металлический «скелет» защищает устройство от деформации и перегрева.
Под стеклом дисплея скрывается сразу несколько проводящих слоев на основе соединений металлов: прозрачные электроды из оксидов индия и олова (ITO), тончайшие медные и серебряные дорожки, редкоземельные элементы (иттрий, европий) в подсветке. Толщина этих слоев — десятки нанометров, но без них экран бы попросту не работал.
А знаете ли вы, что без редкоземельных элементов смартфоны были бы обычными телефонами?
Редкоземельные элементы — это группа из 17 металлов, без которых невозможно представить современную электронику. «Хотя каждый металл и минерал играет свою роль, можно с уверенностью сказать, что без редкоземельных элементов смартфоны были бы просто телефонами», — объясняет Metal Tech News.
Именно редкоземельные элементы обеспечивают высокую четкость и яркость дисплеев, миниатюризацию динамиков и вибромоторов, работу камер, сенсоров и систем стабилизации, быструю и точную передачу данных. Без них устройства были бы громоздкими, энергоемкими и технологически примитивными — скорее кнопочными телефонами, чем смартфонами.
«У редкоземельных элементов существуют буквально сотни областей применения — это уникальные материалы, почти алхимическая магия», — добавляет Майкл Сильвер, генеральный директор American Elements, глобального производителя высокотехнологичных материалов.
Литий-ионный аккумулятор — один из самых «металлоемких» узлов смартфона. Он состоит из следующих элементов:
В среднем в одном смартфоне содержится до 10 граммов меди, 5-8 граммов алюминия и несколько граммов никеля и других металлов.
Антенны, экраны электромагнитной защиты, микроконнекторы — это сложные детали из алюминиевых, магниевых и медных сплавов. Их размера измеряются микронами, а требования к проводимости и коррозионной стойкости выше, чем в автомобилестроении
Смартфон — это компромисс между прочностью, теплопроводностью, весом и электропроводностью. Различные металлы играют ключевую роль для достижения этого баланса:
Например, теплопроводность алюминия — около 235 Вт/м·К, тогда как у стекла она ниже в 100 раз. Без металлического скелета смартфоны перегревались бы за минуты.
Среднестатистический человек использует смартфон более 100 раз в день. Но редко задумывается, что в его кармане устройство, в котором металлы работают на пределе своих физических возможностей.
По оценкам экспертов, ежегодно в мире производится более 1,2 млрд смартфонов, и каждый из них — это десятки граммов высокотехнологичных металлов. В сумме — сотни тысяч тонн алюминия, меди и стали, без которых цифровая цивилизация просто невозможна.
От добычи руды и химической переработки до металлургии, микроэлектроники и логистики — в создании одного смартфона участвуют десятки отраслей и сотни предприятий по всему миру.
Таким образом, смартфон — это не просто гаджет, а итог комплексного взаимодействия науки, промышленности и международной кооперации. И в центре этого процесса остаются металлы — незаметные, но незаменимые элементы современного технологического мира. Смартфон — это не только ИТ-технологии. Это металлургия, доведенная до уровня нанометров и милливатт.
По данным научных публикаций, один микрочип в смартфоне может содержать до 60 различных химических элементов. Это делает полупроводниковые технологии одними из самых сложных с точки зрения материаловедения.
Наша повседневная жизнь — от навигации и банковских операций до медицины и логистики — напрямую зависит от доступности этих элементов.
«Наша жизнь настолько зависит от этих материалов, что дефицит всего нескольких из них может отбросить нас на десятилетия назад», — пишет The Conversation.
