Смартфон

Викторова Л.
(«ХиЖ», 2015, №2)

s20150207 zagadki1.jpgСегодня смартфон в кармане у каждого второго. И молодежь, не пройдет и года, покупает себе новый аппарат, а старый — в помойку. Но ведь внутри этого устройства очень много всяких ценных элементов! Давайте разберемся.

Каждый год в США выбрасывают 130 миллионов сотовых телефонов и смартфонов, потому что покупают новые модели. Люди постарше хранят старый мобильник или смартфон дома (рука не поднимается выбросить) или отдают детям и внукам. Но большая часть действительно отправляется на свалки. А это продукция весом 14 000 тонн, которая содержит 2100 тонн меди, 46 тонн серебра, 3,9 тонны золота, 2 тонны палладия и 0,004 тонны платины. (См. также «Химию и жизнь», 2014, №11, «LED и потерянные ресурсы».)

Однако этим перечень ценных компонентов в смартфонах не ограничивается. На самом деле все компоненты и вещества в его начинке ценные, поскольку для их извлечения из природных материалов пришлось затратить огромное количество энергии, воды и труда. Давайте пройдемся по основным частям смартфона и убедимся, что в нем находится больше тридцати элементов из таблицы Д.И.Менделеева.

Начнем с экрана. Его изготавливают из стекла, часто — алюмосиликатного, которое проходит процедуру упрочнения. Стекло помещают в растворы калийных солей и выдерживают. Более крупные ионы калия замещают более мелкие ионы натрия в стекле, в результате оно становится очень прочным. Компания Apple обещала сделать новое поколение смартфонов с очень прочными сапфировыми стеклами - синтетическими, конечно. Природный сапфир - это кристаллы оксида алюминия, в матрицу которых встроены ионы железа и титана. Они-то и придают камню синий цвет. Сегодня мы умеем выращивать кристаллы оксида алюминия. Если в них не добавлять ионы железа и титана, то они будут прозрачными. Такие стекла с прочностью природного сапфира (9 по шкале Мооса) устанавливают в дорогих моделях фотоаппаратов и наручных часов, в сканерах штрих-кодов и в камере iPhone. Поцарапать их трудно. Но со смартфонами пока не получилось - дорого!

Чтобы сделать экран чувствительным к прикосновению пальцев, его покрывают тончайшей прозрачной пленкой из оксидов индия (90%) и оксида олова (10%), которая проводит электрический ток. А крошечные добавки празеодима, тербия, гадолиния, иттрия, европия и диспрозия делают экран цветным и защищают телефон от воздействия ультрафиолетовых лучей.

s20150207 zagadki2.jpgВаш телефон не будет работать без источника питания. Обычно это литий-ионный аккумулятор. В нем используют оксиды лития и кобальта в роли катода — электрода со знаком «плюс», а также углерод или графит в роли анода — электрода со знаком «минус». Анод производит электроны, а катод поглощает их, чтобы произвести электрический ток, который питает ваш смартфон. В некоторых аккумуляторах кобальт заменен марганцем. И почти все аккумуляторы в смартфонах заключены в корпус из алюминия.

Из меди, золота, серебря, никеля и их сплавов изготавливают «провода», соединяющие микроэлектрические компоненты начинки смартфона. На изготовление крошечных конденсаторов идет тантал. Конденсаторы накапливают и регулируют электричество. В отличие от аккумулятора они могут избавиться от своего электрического заряда в доли секунды.

Мозг смартфона — микрочип, который по-прежнему делают на подложке из чистого кремния. Здесь сооружается конструкция из полупроводников, в состав которых входят кислород, сурьма, мышьяк, фосфор, бор, галлий.

Для изготовления микрофона, динамика, а также вибрирующих деталей используют материалы, содержащие неодим, бор, железо, диспрозий и празеодим. Именно из сплава «неодим-железо-бор» часто изготовляют постоянные магниты.

Корпуса смартфонов бывают металлическими и пластиковыми. Первые делают из легких сплавов алюминия с магнием — эти смартфоны стоят дороже. Более распространенный пластиковый корпус сделан из углеродного пластика с добавкой никеля и брома. Бром и бромированные антипирены защищают пластик от огня, а никель экранирует лишнее электромагнитное излучение.

Итак, в смартфоне присутствуют следующие элементы (по возрастанию порядкового номера в таблице Менделеева): Li, B, C, О, Mg, Al, Si, P, K, Fe, Co, Ni, Cu, Ga, As, Br, Y, Pd, Ag, In, Sn, Sb, La, Pr, Nd, Eu, Gd, Tb, Dy, Ta, Au. Как видите — сплошная химия! И все это богатство отправляется на помойки. Кстати, один смартфон в среднем содержит почти 300 мг серебра и 30 мг золота. Только в 2014 году на производство смартфонов потратили золота и серебра более чем на два с половиной миллиарда долларов.

Не так уж мы богаты, чтобы нести на помойку драгоценные металлы. Поэтому будет правильнее не выбрасывать телефон, а найти пункт, куда можно сдать его на утилизацию. Такие пункты есть, хотя их пока немного.

Разные разности

05.02.2019 15:30:00

В числе награжденных оказался и наш постоянный автор Аркадий Курамшин, ставший лауреатом в специальной номинации за «Популяризацию химии»

>>
04.02.2019 14:00:00

...в «Physical Review Letters» готовится к публикации статья о материале, обладающем сверхпроводимостью при температуре, близкой к комнатной...

…президенты академий наук КНР и США заявили о необходимости срочно выработать международное соглашение по генному редактированию клеток зародышевой линии человека...

...результаты добровольной алкоголизации крыс, которые оценивали в различных тестах, говорят о том, что решающий фактор склонности к потреблению этанола — низкая адаптивность...


>>
29.01.2019 16:00:00

Восемь лет назад В.И.Глазко рассказал нашему журналу про гипотезу отбора на дурака. Согласно ей, стресс ведет к тому, что среди эмбрионов выживают менее специализированные формы. В таких условиях резко снижаются качество нового поколения и, если речь идет о человеке, его умственные способности. Похоже, что исследователи из Лейденского и Лундского университетов нашли механизм такого отбора.

>>
23.01.2019 10:00:00

Горлица — дикий голубь, довольно близкий родственник обитающих в городах голубей. Считается, что охота и исчезновение сорняков на полях Европы ведут к уменьшению численности этих птиц, и она попала в список уязвимых видов. Есть и еще одна причина: вытеснение кольчатой горлицей.

>>
09.01.2019 10:00:00

…на Марс совершила посадку первая геофизическая обсерватория InSight, представители NASA заявляют, что работы будут протекать по плану...

…человек может наследовать митохондрии не только от матери, но также от отца, и это бывает причиной патологий...

…возраст образцов наскальной живописи на острове Борнео — не менее 40 тыс. лет; на сегодня это самые древние изображения...


>>