Дальнейшая миниатюризация потребует создания гибких гаджетов. В частности, производители уже несколько лет экспериментируют с изготовлением подобных дисплеев. В качестве защитного стекла и материала для корпуса может быть использовано очень тонкое гибкое стекло, например, Willow Glass. Его разработала компания Corning, производитель Gorilla Glass.
Медь – основа для создания процессоров, полупроводников и печатных плат. Микросхемы и печатные схемы содержат медь из-за её очень хорошей электропроводности, а радиаторы изготавливаются из меди из-за очень высокого коэффициента рассеивания тепла.
Раньше медь активно использовалась для производства электронных ламп и ЭЛТ-мониторов.
Ферромагнитный материал необходим для производства батарей и аккумуляторов. Кобальт применяют также в авиации, космонавтике, энергетике, нефтехимии и химии, его можно встретить в магнитах и магнитных лентах, используемых в качестве носителей данных.
Кобальт в чистом виде не встречается в природе, его получают при обработке руд никеля и меди. До XIX века использовался как синий краситель.
Железо в смартфоне – около 3 грамм
Сплавы железа используются для изготовления элементов корпуса и аккумулятора, так что мы найдём его в любом смартфоне. Отличается высокой прочностью и устойчивостью к окислению. Учитывая текущий тренд на рынке, все больше компаний использует сплавы железа в производстве своих устройств.
Один из самых важных компонентов современной электроники. Олово ценится за свои физические свойства, доступность и низкую стоимость, а используют его, в основном, для выполнения паяных соединений на материнских платах смартфонов, планшетов, ноутбуков и любых других электронных и электрических устройств.
Оказывается, что в России лежит около 100 миллионов неиспользуемых мобильных телефонов, а содержащиеся в них ресурсы имеют ценность почти 4 миллиарда рублей!
Ресурсы для гаджетов когда-нибудь кончатся?
Стоит заметить, что эти элементы на самом деле не так редки. Они равномерно распределены по всей территории Земли, но их добыча в большинстве случаев связана со значительными трудностями. Редкоземельные элементы содержатся приблизительно в 200 различных минералах и могут быть извлечены только с очень большими затратами. Поэтому большинство редкоземельных металлов включено в перечень важнейших сырьевых материалов. Упомянутые в нем 27 веществ «имеют большое экономическое значение», однако «к ним отсутствует свободный и справедливый доступ».
Добыча редкоземельных материалов
Так закончатся ли когда-нибудь в будущем редкоземельные элементы? Этого вряд ли можно ожидать, с учетом того, что запасы распределены по территориям различных стран. Гораздо большей проблемой является нынешняя квази-монополия Китая на добычу полезных ископаемых. Когда крупнейшее в мире государство-добытчик редких металлов в 2010 году объявило о введении квот на экспорт, цены взлетели до астрономических высот и в 2011-м некоторое время держались на уровне, который в 12 раз превышал цены 2009 года.
В то время как Китай является лидером на мировом рынке редкоземельных элементов, большая часть кобальта или колтана добывается в Конго. Из колтана извлекается тантал, необходимый для производства мобильных телефонов. Как и в случае «кровавых» алмазов, добываемых незаконно и используемых для финансирования военных конфликтов, происхождение многих материалов для мобильных телефонов также вызывает сомнения.
Рудник Баян-Обо (Китай) — здесь добывают редкоземельные элементы
Конго, к примеру, является наглядной иллюстрацией того, что значение минералов настолько велико, что это приводит к развязыванию войн: долгое время горнодобывающие компании финансировали ужасную гражданскую войну. Поскольку добыча колтана относительно проста, военные диктаторы захватывали многочисленные рудники для высокодоходной продажи добытой руды.
Этические стандарты — неэтичные последствия
В США производители электроники оказались под серьезным давлением после того, как в 2010 году конгресс принял закон Додда-Фрэнка, согласно которому при производстве запрещено использовать так называемое «конфликтное сырье» из областей военных конфликтов в Африке. В июне 2017 года Европейский Совет принял похожую директиву, по которой производители обязаны обращать внимание на потенциально более «чистое» происхождение материалов и публиковать документы о закупках.
К сожалению, эти благие намерения привели к обратному результату: все строгие предписания по охране окружающей среды увеличили нерентабельность производства на Западе. Между тем, в Северной Америке и Европе отсутствуют компании по переработке редкоземельных металлов, которые можно было упомянуть в качестве тех, что корректно осуществляют деятельность. В этой ситуации наибольшую выгоду получает опять-таки Китай, где происходит переработка большей части полезных ископаемых.
Путь редкоземельных элементов на примере кобальта: 1 -экспорт кобальта из небольших конголезских шахт в Китай; 2 — поставка переработанного кобальта азиатским производителям аккумуляторов; 3 — поставка аккумуляторов производителям электроники и автомобилей
Однако производителям электронных устройств довольно сложно контролировать сведения от местных поставщиков в отношении происхождения руды. Несмотря на это, такие гиганты рынка электроники, как Apple, HP, Huawei, Samsung и Sony, в 2016 году присоединились к инициативе «Ответственная добыча кобальта» (Responsible Cobalt Initiative, RCI), которая призвана улучшить условия труда при добыче кобальта. Компания Apple, кроме того, приостановила закупку кобальта из особенно сомнительных рудников.
Сегодня уже мало кто при выборе нового телефона оценивает свою будущую покупку исключительно по внешнему виду. Да, внешняя привлекательность важна, и пользователь обращает внимание на то, из каких материалов изготовлен корпус.
Металл
Многие превозносят металл как суперматериал для корпусов мобильных устройств. Однако зачастую люди ограничиваются внешним видом и тактильными ощущениями. Конечно, применительно к обсуждаемой теме речь идёт об алюминии. Магний тоже часто используется, но обычно для изготовления рамы.
У алюминиевых сплавов есть свои достоинства. В первую очередь, это высокая жёсткость. Благодаря этому внутренности гаджетов защищены в случае удара лучше, чем в поликарбонатном корпусе. Однако при цельноалюминиевом корпусе целесообразнее делать внешнюю антенну, чтобы улучшить характеристики сигнала.
Алюминиевые сплавы также лучше противостоят появлению царапин, чем поликарбонат. Но в гаджетах алюминий редко используется без анодирования. Оно бывает трёх типов, и лишь один из них имеет высокую стойкость к повреждениям. В остальных случаях анодированное покрытие не может похвастаться тем же и быстро покрывается царапинами. Также одним из важнейших преимуществ алюминия является высокая теплопроводность, что позволяет не экономить на тактовых частотах.
Но как и любой другой материал, алюминий не идеален для изготовления мобильных устройств. При отказе от внешней антенны приходится делать пластиковое/стеклянное радиопрозрачное «окно». Это означает, что устройство будет менее изотропичным при приёме сигнала. Даже если часть алюминиевого корпуса превратить во внешнюю антенну, рука человека, к ней прикасающаяся, будет вносить помехи. К тому же в этом случае гораздо сложнее обеспечить совместимость с различными частотами.
Если использовать несколько разных антенн и тюнеры ради создания полностью металлического корпуса, остаётся такой недостаток, как заметная разница в приёме сигнала. И эта разница зависит от текущей частоты.
Помимо проблем с сигналом, алюминий обладает меньшей устойчивостью к пластическим деформациям. И хотя внутренности защищены лучше, но внешний вид быстро портится из-за мелких вмятинок. Зато поликарбонат с большими шансами переживёт падение без повреждений. Алюминий также куда дороже, да ещё и требует больше времени и энергии на обработку, что выливается в приличную долю в цене готового изделия. И наконец, отличная теплопроводность алюминия выливается в слишком горячую поверхность устройства при высоких вычислительных нагрузках. Также на морозе держать поликарбонатный корпус в руку куда приятнее, чем алюминиевый.
Магний гораздо легче алюминия благодаря более низкой плотности. При этом магний меньше влияет на прохождение радиосигнала, обладая рядом преимуществ алюминия по сравнению со стеклом и поликарбонатом: высокой теплопроводностью, относительно высокой твёрдостью и несколько лучшей устойчивостью к появлению царапин. По всем показателям выходит, что магний лучше алюминия.
Однако от поставки магниевых корпусов на конвейер нас удерживает повышенная огнеопасность магния в кислородной среде, из-за чего литьё приходится проводить в вакуумных камерах. К тому же без обработки поверхности магний быстро коррозирует, что делает его не лучшим выбором при изготовлении корпуса, хотя он часто применяется при создании рамы изделия.
Стекло
Это самый твёрдый и царапиноустойчивый из всех трёх рассматриваемых нами материалов. Но и самый хрупкий, склонный к образованию осколков. Поэтому стекло переносит только пластическую деформацию. Алюмосиликатное стекло, больше известное под маркой Gorilla Glass, используется для изготовления корпусов чаще всего. По теплопроводности оно находится между алюминием и поликарбонатом. Стекло мало искажает радиосигнал, что позволяет использовать внутреннюю антенну. Однако главнейший недостаток — хрупкость, а также небезопасность для человека в случае разрушения. К тому же стекло накладывает большие ограничения на возможную форму корпуса. Поэтому такие устройства обычно невелики в размерах, а долю стекла в общем объёме материала корпуса стараются сделать поменьше.
