Из чего сделан смартфон?

Л. Викторова
pic_2015_02_07-1.jpg
© Oleg Tirunov / Dreamstime.com

Сегодня 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.

Ваш 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
Липучка против трипсов
Химики ищут замену инсектицидам, подсматривая за тем, как разные растения сами защищаются от вредных насекомых. Некоторые растения выделяют липкие вещества из так называемых железистых волосков. К ним прилипают насекомые-вредители и погибают. Эта стр...
Этанол против гриппа
Во время пандемии ковида в соцсетях распространилось видео, на котором наш соотечественник демонстрировал свой метод лечения ковида — ингаляцию парами этанола. Но тогда над ним посмеялись и отмахнулись. Похоже — зря. Японские исследователи ...
Пишут, что...
…за последнее десятилетие плотность тихоокеанских устриц Magallana gigas в двух заливах Южной Калифорнии увеличилась в 32 раза, что совпадает с летним повышением температуры морской воды на 2–4°C… …пластырь с микроиглами против ...
Маскировка, подсказанная цикадой
Тело цикады покрывают брохосомы. Эти структуры отлично поглощают свет, тем самым помогая ей маскироваться от животных, глаза которых видят в том числе и ультрафиолетовый свет. Используя 3D-принтер, исследователи создали искусственные аналоги брохосом...