Из какого камня делают экраны телефонов

Смартфоновая металлургия и цена комфорта

Осенью 2005 года я обзавелся первым мобильником и впервые всерьез задумался о прорывной новизне этих устройств. Осознал, что не припоминаю никакой фантастики, тем более – хорошей, где мобильник так лихо проникал бы во все сферы жизни. Винтажная громоздкость спасительных таксофонов из «Матрицы» и всякое отсутствие мобильников в очаровавшем меня тогда «Лабиринте отражений» поначалу не оставляли сомнений, что сотовый – это дорогая игрушка, которая вскоре выйдет из моды, разделив судьбу пейджеров. Прошла еще пара лет, и вся нелепость моих ретрофутурологических построений разбилась об iPhone. Для меня стало настоящим сатори, что в какой-то момент миниатюризация сотовых качнулась назад (айфон заметно подрос по сравнению с эриксоном), а телефон обзавелся накопителем и стал набирать вычислительную мощность.

Но не столь очевидно, что мобильные телефоны, целые поколения которых уже покоятся на свалках, также породили отдельное направление цветной металлургии – и актуализировали такую россыпь клеток в таблице Менделеева (попутно до неузнаваемости изменив социумы по обе стороны сборочной линии), что я хотел бы отдельно об этом поговорить.

Состав смартфона

Смартфон более чем наполовину состоит из редких и рассеянных металлов. Корпус в основном состоит из алюминия с примесью хрома, а многие другие металлы и полуметаллы присутствуют в смартфоне в аптекарских дозах – но в поразительном разнообразии. Вот краткая характеристика этих составляющих:

Плата Батарея Светодиоды Электроника (конденсаторы, резисторы, микрочипы и микропроцессоры) Корпус Сенсорный экран Провода и контакты Динамик и микрофон

Теперь давайте рассмотрим, как именно эти элементы расположены в таблице Менделеева:

Большинство легких металлов, химически стабильных переходных металлов и многие полуметаллы так или иначе применяются в корпусе и электронике смартфона. Но ключевые роли в функционировании устройства, в особенности – сенсорного экрана и батарей – играют редкоземельные металлы, а также компактно расположившиеся в центре таблицы металлы платиновой группы. Обратите внимание на выраженную вертикальную ориентацию групп в этой таблице (в том числе – на важнейшую триаду скандий-иттрий-лантан). Она подсказывает, как именно периодический закон позволяет подбирать элементы, у которых акцентированы полезные свойства – например, полупроводниковые – впервые найденные у какого-либо элемента в центре таблицы. Например, только в 2020 году во Фраунгоферовском институте стали исследовать экзотический сплав AlScN на подложке из кремния или оксида алюминия.

Скандий – не первый, а пока что последний элемент, который попытались добавить в динамики и микрофон гаджета. Он оптимизирует звукопередачу, уже обеспечиваемую лантановыми и неодимовыми компонентами. Но смартфон интересен именно как полигон, заставляющий методом проб и ошибок выжимать лучшее не из отдельных элементов, а из периодической системы. Более того, эволюция смартфона как прибора происходит почти молниеносно, а залежи использованных смартфонов уже логично расценивать как серьезный источник цветного металла.

Здесь подчеркну, что речь именно об использованных смартфонах. Развитие смартфонов сопровождается их миниатюризацией, а также подбором все более дешевых и эффективных сплавов. Соответственно, содержание ценных металлов в пересчете на одно устройство снижается, а не растет. Так, в 2005 году типичный мобильный телефон весил 113 г (без учета батареи), причем, на 25% устройство состояло из различных металлов. Самыми важными из них (по весу) были медь, железо, никель, серебро и цинк. В меньших количествах там содержались золото, свинец, марганец, палладий, платина, олово. Итак, в обычном телефоне было примерно 16 г меди, 350 мг серебра, 34 мг золота 15 мг палладия.

А вот содержание различных элементов в IPhone 6 по состоянию на 2017 год (с учетом батарей). Он весит 129 г против 116 г у вышеупомянутого старого мобильника. Меди стало немного больше (7,89 г против 6 г), золота стало существенно меньше (14 мг против 34 мг), а серебра, платины и палладия в нем нет вообще. Общая стоимость металлического сырья также ничтожна по сравнению со стоимостью смартфона ($199 за указанную модель). Для добычи этих 129 граммов требуется переработать около 34 килограммов различных руд. Кстати, в IPhone 6 меньше золота, чем было в iPhone 5 – вероятно, потому, что уменьшились и улучшились процессоры, и драгоценных металлов в них требуется меньше. Но уменьшение содержания металла в отдельном устройстве компенсируется увеличением количества самих мобильных устройств.

Подробнее остановимся на минералах, из которых добываются ключевые элементы, упомянутые выше.

Начнем с меди, которой в процентном отношении в смартфоне больше всего. Медь бывает самородной, но чаще добывается из халькопирита (CuFeS₂)

В дисплее смартфона необходимо прокладывать прозрачные электрические цепи, которые делают из индиево-оловянного оксида. Олово также применяется в качестве припоя на платах. Основным источником олова является касситерит (SnO₂), индий встречается очень редко, преимущественно – в самородном виде, а также в составе сфалерита (основная формула – ZnS, сульфид цинка). Светодиоды (подсветка) изготавливаются в основном из галлия, ключевым источником которого является галлит (CuGaS₂).

Мышьяк является качественным полупроводником (как и сурьма, расположенная на клетку ниже, он занимает промежуточное положение между неметаллами и полуметаллами), применяется в усилителях радиочастот. Его основным источником является арсенопирит – соединение мышьяка с железом и серой. (FeAsS).

Другая пара элементов, расположенных в таблице Менделеева друг над другом – это ниобий и тантал. Из них, в особенности из тантала, получаются превосходные конденсаторы. Как ниобий, так и тантал, входят в состав колтана (Fe,Mn)(Nb,Ta,Ti)₂O₆), о котором я подробнее расскажу ниже. Вольфрамит (FeMn)WO₄) – источник вольфрама, который служит теплоотводом, а также тем самым массивным компонентом, который обеспечивает вибрацию смартфона.

Наконец, источником почти всех редкоземельных элементов являются всего два минерала – монацит и бастнезит.

Строго говоря, монациты – это семейство близкородственных минералов-фосфатов, основная металлическая составляющая которых отличается:

Цериевый монацит: (Ce, La, Pr, Nd, Th, Y)PO₄;

Лантановый монацит: (La, Ce, Nd, Pr)PO₄; основная разновидность; содержание лантана – почти 29%;

Неодимовый монацит: (Nd, La, Ce, Pr)(P, Si)O₄;

Самариевый монацит: SmPO₄; содержание самария — до 13,59 %;

Празеодимовый монацит (Pr): (Pr, Nd, Ce, La)PO₄.

Монациты были открыты на Урале в начале XIX века немецким изыскателем Иоганном Менге; поначалу он принял их за циркон. Кроме Урала залежи монацитов сегодня разведаны в Бразилии и Боливии. Монацитовые пески также открыты в Индии, США, Австралии, Индонезии, Шри-Ланке, Мозамбике, на Мадагаскаре и в Египте. Кроме лантаноидов более 5% состава монацитов приходится на торий и до 1% на уран (расположенных на период ниже церия и неодима соответственно).

Бастнезит – это фторкарбонат церия, также содержащий лантан и иттрий (Ce,La,Y)CO₃F. Крупнейшее известное месторождение бастнезита находится в США (Маунтин-Пасс, штат Калифорния), а также бастнезит обнаружен в Руанде, к востоку от Конго.

Мы рассмотрели в основном сырье для корпуса, проводников, дисплеев и светодиодов. Но еще важнее сырье для батарей, прежде всего – для литий-ионных аккумуляторов. Госпожа @Mishustina написала на Хабре отличную статью о производительности и стоимости таких батарей в смартфонах. Основным источником лития является сподумен LiAl(Si₂O₆) – а сам литий идет на изготовление катодов в литий-ионных аккумуляторах. Наряду с литием ключевыми компонентами батарей являются кобальт и тантал. В частности, тантал незаменим в производстве конденсаторов. Кобальт и тантал — весьма токсичные металлы, добываемые порой в адских условиях. Одним из основных источников тантала и ниобия является колтан. В первой таблице этой статьи было также указано, что тантал и ниобий входят в состав плат смартфона, а тантал – в состав контактов. Как кобальт, так и колтан кустарным способом добывают на востоке Конго. В 1998 году там даже разразилась Вторая Конголезская Война, основным камнем преткновения в которой был именно контроль над добычей ниобия и тантала – мобильные устройства как раз переходили в масс-маркет, дешевый источник тантала и ниобия был источником колоссального обогащения. Кроме того, в тех же регионах на востоке Конго добывается вольфрам (в виде вольфрамита, о котором я упоминал выше).

Конголезский кобальт и колтан

Более 60% мировых поставок кобальта идет из «медного пояса», расположенного в юго-восточных провинциях Демократической Республики Конго (ДРК). В стране есть целое государственное агентство, контролирующее неофициальный, кустарный сектор добычи кобальта. На долю местных «рудокопов» (creuseurs) приходится примерно 20% этой добычи, остальной кобальт в регионе разрабатывается иностранными (прежде всего – китайскими) компаниями, занявшими долю обанкротившегося местного концерна Gécamines. Кроме того, китайцы держат сеть «факторий», скупающих кобальт у добытчиков-одиночек, в том числе, несовершеннолетних. Добычей кобальта занимаются даже дети в возрасте от семи лет. Согласно некоторым оценкам, рабочий день старателя длится 14-16 часов и приносит человеку доход в районе 2 долларов.

Иллюстрация отсюда: https://russiancouncil.ru/analytics-and-comments/analytics/strasti-vokrug-kobalta-v-chikh-rukakh-metall-xxi-veka/?sphrase_id=90468482

Далее китайские специалисты смешивают кобальт, добытый промышленным и кустарным образом, очищают сырье (грязь) до гидроксида кобальта, который везут в порты Дар-эс-Салама (Танзания) и Дурбана (ЮАР), а далее в Китай. Там кобальт проходит дополнительную очистку и поступает на рынок.

Совокупная выручка этих компаний составляет триллионы долларов, притом, что только в период с 2016 по 2018 год рыночная цена кобальта подскочила на 300%. Поэтому иностранные компании способствуют дальнейшей разведке кобальта в горно-лесистых районах поблизости от замбийской границы. Ежегодно фиксируются десятки новых раскопов, но условия труда там остаются нечеловеческими. В кустарной добыче кобальта в Конго занято более 250 000 человек, из них не менее 35 000 человек – дети.

Таким образом, наиболее совершенными технологиями очистки и обогащения кобальта в настоящее время обладает Китай, тогда как на всей китайской территории имеется всего около 2% мировых запасов кобальта. Чтобы занять свои производственные мощности, Китай не имеет иного выхода, кроме как продолжать осваивать конголезские запасы. На территории России кобальта несколько больше – примерно 4% от мировых запасов, но весь он содержится в сложных рудах, в частности, никелевых, и в России (в отличие от Конго) нельзя добывать кобальт «сам по себе» — по крайней мере, это пока не удалось «Норникелю». Никель, как и кобальт, может идти на производство батарей для смартфонов, но кобальтовые батареи значительно лучше, так как дольше держат заряд и не перегреваются. Амбициозный проект по разработке батарей без содержания кобальта ведется в компании Panasonic – но он далек от завершения, и рассчитаны такие батареи первоначально будут отнюдь не на смартфоны, а на электромобили Tesla, элементы питания для которых производит именно Panasonic.

Ситуация с добычей колтана в Конго даже более одиозна, чем с кобальтом. Колтан в Конго начали добывать еще в начале 1990-х, тогда он считался бросовым побочным продуктом от добычи олова. Первая конголезская война 1996-1997 года была выиграна восточными повстанцами, которых поддержали Уганда и Руанда. В результате был свергнут диктатор Мобуту Сесе Секо, страна переименована из Заира в ДРК, а наводненные оружием экваториальные джунгли фактически не контролировались из столицы. Именно в тот период был оценен коммерческий потенциал колтана, и этот минерал всего за пару лет породил настоящую «танталовую лихорадку». Добыча колтана была быстро поставлена под контроль вооруженными бандами. К 2000 году до 30% детей в Конго не посещали школу, поскольку были заняты добычей колтана. При этом, колтан – не кобальт, а значительно более дорогое сырье; средняя зарплата в ДРК к началу века составляла $10 в месяц, тогда как удачливый старатель колтана в те годы мог намыть металла на 10-50 $ в неделю. Руандийцы устраивали вооруженные рейды за колтаном. Такой грабеж в 2000-2001 году приносил руандийским властям до $1 миллиона в месяц от экспорта колтана. Для сравнения: в тот же период Руанда зарабатывала на экспорте алмазов примерно $200 000 в месяц. В довершение всего продажа колтана в Руанде и Конго облагалась налогами, а людей насильно держали в шахтах под надзором вооруженной охраны, не позволяя покидать прииск до выполнения дневной выработки.

Заключение

Безрадостная картина из этого краткого обзора заставляет по-новому взглянуть на истинную ценность вашего смартфона (кстати, здесь я не затрагивал экологических аспектов, подумав, что хватит и гуманитарных). Согласно этому источнику, срок службы большинства смартфонов и обычных сотовых телефонов составляет около 10 лет, а производство смартфонов растет на фоне падения производства обычных сотовых телефонов, но точка, после которой смартфоны станут преобладать над традиционными сотовыми, еще не достигнута, и может быть пройдена только к концу нынешнего десятилетия:

Таким образом, переработка старых сотовых телефонов приобретает принципиальную важность прямо на наших глазах. Добыча некоторых металлов из смартфонов несравнимо более эффективна, чем из руды. Несколько примеров:

Медь. В старых мобильных телефонах составляет около 14%, а в типичной медной руде – порядка 1,5%.

Кобальт (с учетом батарей) – до 19% массы мобильного телефона, что примерно в 100 раз больше, чем содержание кобальта в руде.

Серебро – в старых мобильных телефонах на него приходится примерно 2800 промилле, тогда как в богатейших серебряных или золото-серебряных рудах на серебро приходятся сотни, чаще – десятки промилле.

Золото – в среднем 270 промилле в мобильном телефоне и несколько промилле в золотых рудах.

Палладий – около 100 промилле в мобильном телефон и 2-3 промилле в платиновых рудах.

Полагаю, майнинг смартфонов ждет своих инвесторов и энтузиастов, а экологическая актуальность этой важнейшей промышленной области никак не меньше, чем гуманитарная. Кроме того, именно такой майнинг сейчас мог бы стать наиболее реальным источником для пополнения запасов редких металлов – и, соответственно, производства новых смартфонов.

Редкий и очень важный индий для ваших смартфонов

Современный мир нуждается в редкоземельных элементах, функцию которых не может выполнить другое сырье. Или по крайней мере не может выполнить достаточно эффективно по сравнению с тем, что есть у нас сегодня — от бытовой электроники до энергетики и военного оборудования. Индий является одним из таких элементов — ключевым в производстве современных сенсорных экранов для мобильной электроники.

Казалось бы, рассчитать, когда возникнет нехватка того или иного материала, не так уж и сложно: просто вычисляем, сколько материала находится в земной коре, делим на годовое потребление промышленностью — и понимаем, когда запасы могут быть исчерпаны.

Но большинство редкоземельных элементов под поверхностью находятся в настолько следовых количествах, что определить их запасы практически невозможно. К тому же многие известные источники или залежи слишком сложно и дорого разрабатывать: полученный выхлоп не окупится.

Марганец, например, в огромном количестве залег на дне Мирового океана — там сотни миллиардов тонн. Однако добывать глубоководные ресурсы сегодня сродни путешествию в космос: дорого и нецелесообразно.

Добыча других редкоземельных элементов часто связана с работой с рудой, содержащей радиоактивный уран и торий. К ним тоже просто так не подступишься, нужна специальная обработка и хранение.

Поэтому многие РЗЭ сегодня не добывают напрямую, они скорее являются побочным продуктом добычи других ресурсов. Герой нашей сегодняшней публикации — индий — мягкий серебристый элемент, который получают при рафинировании свинца или цинка.

Вообще, запасы индия в земной коре, по оценкам специалистов, составляют 0,05 части на миллион. Он оказывается более распространенным, чем серебро, но разбросан настолько широко, размазан таким тонким слоем, что не встречается в достаточно высоких концентрациях для образования полезных залежей.

Каждый день с индием

Взаимодействуем с плодами существования индия мы каждый день. В сплаве с оловом и кислородом он превращается в прозрачный материал, который содержится в экранах всех современных мобильников. Этот оксид обладает хорошей электропроводностью, что обеспечивает сенсорные возможности (и прозрачность) для наших наладонников. Но использовать его начали задолго до этого.

К слову, с Индией у индия никакой связи нет. Просто ученые сперва изобрели спектроскоп, который позволял им отличать химические элементы друг от друга путем анализа их индивидуального спектра при нагреве. Немецкие химики Райх и Рихтер изучали спектр цинковой обманки в поисках теллура, а наткнулись на линию металла голубого цвета, которая в 1863 году еще не встречалась. Собственно, цвет индиго и вдохновил на название «индий».

Сперва индий использовали в качестве материала покрытия, а в 1930-х начали в промышленных масштабах применять в стоматологических сплавах, а позже — в военных самолетах времен Второй мировой войны для защиты подшипников в двигателях от коррозии.

По-настоящему важным индий стал в производстве тонких пленок из сплава оксида индия и олова. Сенсорные экраны представляют собой сэндвичи, в которых и нашлось применение новому сплаву. Тонкая пленка оксида индия-олова укладывается на стеклянную основу и сверху прикрывается защитным стеклом. Пленка прозрачная и проводит ток. Первое важно для того, чтобы пользователь мог рассмотреть через этот полупроводник информацию, второе — потому что сенсорный экран должен регистрировать изменение напряжения на своей поверхности, когда к ней прикладывают палец.

Кожа человека — это тоже хороший проводник электричества. Когда кожа соприкасается с емкостным экраном, возникает утечка тока. Датчики регистрируют изменение напряжения, передают информацию на контроллер, который и вычисляет координаты точки касания.

За долгие годы совершенствования технологий сенсорные экраны прошли путь от резистивных (когда нажатие следовало делать с усилием, чтобы токопроводящие слои соприкасались) до емкостных. И количество способов укладки и уменьшения слоев в последних также снижалось. Однако как сам принцип, так и важность пленок из оксида индия-олова остаются незыблемыми.

Кроме того, пленки из сплава используются в антибликовых покрытиях, в дисплеях в качестве проводящих прозрачных электродов, в органических светодиодах, в антистатических покрытиях и для экранирования от электромагнитных помех.

Замечали ли вы, что ветровые стекла в кабине пилотов Airbus порой выглядят так, словно в них разлили масло? На самом деле эта переливающаяся радуга создается нанометровым токопроводящим покрытием из оксида индия-олова — чтобы ветровое стекло не замерзало.

Новые телекоммуникационные сети создают спрос на индий. Точнее, на фосфид индия. Компания Infinera использует это соединение в качестве основного технологического материала для производства фотонных интегральных схем для оптической телекоммуникационной отрасли, лазеров и ресиверов. С его помощью добиваются передачи сигналов по оптике на расстояния более 5 тыс. километров.

Редкий — значит дефицит?

Учитывая важность индия, любой его дефицит влечет за собой повышение цен. Всего в мире добывается около 900 тонн индия в год, больше половины — в Китае. Также его добывают в Канаде, Южной Корее, Тайване и Японии. И единственное событие может иметь катастрофические последствия для стоимости индия.

Например, в период с 2002 по 2005 год цена на индий взлетела с $100 за один килограмм до примерно $1000. Триггером послужило закрытие крупного нефтеперерабатывающего завода во Франции. По данным на 2019 год, килограмм индия стоил около $390.

Как уже говорилось выше, индий — это побочный продукт добычи цинка. Образующиеся в ходе процесса его производства индийсодержащие отходы собирают, выщелачивают в нескольких стадиях с определенным количеством химикатов, добавляют растворителей, осаждают индий в этом растворе, а затем с помощью электролитического рафинирования получают конечный продукт.

Эти тонкие пленки практически не имеют коммерчески доступных заменителей. Но может ли миру грозить дефицит индия? Ученые и эксперты сомневаются. Да, элемент редкий, однако одним относительно простым решением для увеличения объемов производства может быть увеличение доли цинковых заводов, которые производят индий. Обычно плавильному заводу нужно от 2 до 5 лет, чтобы установить новые мощности.

Альтернативой увеличению мощностей является переработка и повторное использование индия. Бо́льшая его часть сегодня задействована в пленках оксида индия-олова. Но когда смартфон выбрасывают, извлекать это пускай и важное, но ничтожно малое количество индия оказывается финансово нецелесообразно: настолько нас пока не прижало.

Специалисты прогнозируют, что через 20—30 лет имеющееся предложение может с трудом поспеть за возросшим спросом. К тому моменту цены на индий вырастут, что сделает его добычу более привлекательной и спровоцирует рост предложения.

Наш канал в Telegram. Присоединяйтесь!

Есть о чем рассказать? Пишите в наш телеграм-бот. Это анонимно и быстро

Экраны смартфонов из сапфира: миф или реальность?

Промышленный сапфир является невероятно прочным и устойчивым к появлению царапин материал. Из-за снижения стоимости этого «камня» и совершенствования новых технологий его обработки смогут позволить ему конкурировать с обычным стекольным материалом.

Кто не знает, сапфир – имеет самую твёрдую структуру и поддаётся обработке только алмазом, также имеет способность царапать стекло. Этот один из самых твёрдых материалов после алмаза может стать отличным материалом для защиты экрана сотовых телефонов и планшетов. Новые технологии доходят до того момента, когда такой прочный материал сможет конкурировать со стеклом. С таким покрытием можно будет обходиться без всяких защитных плёнок и мешающих эксплуатировать смартфон – чехлов. Плюс продлят срок службы девайса.

На сегодняшний день такие крупные компании как Apple, Dell, HTC, Acer и Samsung по производству смартфонов используют в своих технологиях стеклянное покрытие под названием «Gorilla Glass». Это стекло, что выпускает корпорация Corning (также и керамику), имеет высокую защиту от царапин и ударов. Но её, как многие считаю недостаточно для защиты мобильного устройства.

Прозрачный сапфировый материал имеет кристаллическую форму оксида алюминия с температурой плавления 2040 градусов по Цельсию. Такой материал не поддаётся химическим процессам при комбинации с другими веществами. На сегодняшний день сапфир используют в производстве космических аппаратов (делают иллюминаторы), в высокотехнологической медицине (разные насадки для дорогого операционного оборудования), в оптике, бурильной техники или при производстве прозрачной брони.

Что прочнее и выгоднее: Gorilla Glass или сапфир

Сапфир

Если сравнивать на данный момент такие характеристики как качество и цена у сапфирового покрытия для смартфонов со стеклом Corning, то разница большая. Например, лист из стекла Gorilla Glass в десять раз дешевле, чем сапфировый, то есть цена первого в районе 3х долларов, а лис из «ноу-хау» материала примерно 30 долларов. Но, второй выигрывает своей долговечностью и прочностью до 3х раз.

Цена уже вполне доступна и на данный момент, но только для дорогих девайсов. Уже в конце 2013 года некоторые производители, как считают эксперты, будут выпускать смартфоны и планшеты с сапфировым дисплеем. Наверное, первым в этой области окажется высоко конкурирующая компания Apple, хотя она уже применяет сапфир для защиты задней камеры в iPhone 5.

Компания GT Advanced Technologies активно занимается разработкой новых печей, благодаря которым цена на «высокопрочный» материал станет более доступной и будет дороже всего в 3-4 раза стекла Gorilla Glass.

Что такое алмазное стекло и как оно защитит дисплеи смартфонов?

Большинство из нас имеют более прочные связи с нашими телефонами, чем с другими людьми. Поэтому, естественно, оказаться в середине доли секунды, пока ваш смартфон не упал на землю лицом вниз, это ужасный опыт. Хотя приходится иметь дело с дорогой стоимостью замены экрана, это вызывает беспокойство — если вы не достаточно богаты, чтобы разбивать телефоны для удовольствия, среди других ощущений, которые нас поглощают, это страх не иметь возможности общаться со своими друзьями через социальные сети, захватывая восхитительные моменты на фотографиях, и в основном теряют связь в течение нескольких дней, пока наш телефон не будет отремонтирован.

Please enable JavaScript

В то время как компании-производители смартфонов постоянно пытаются защитить экраны (и другие стеклянные детали), отсутствует надежный способ, который позволил бы вам безопасно уронить телефон и не беспокоиться о том, что вы можете получить осколки разбитого сердца. Но что, если есть способ гарантировать, что мы не имеем дело с такими чувствами? Вскоре, потому что кремниевые пионеры теперь делают ставку на новую технологию, позволяющую сделать экраны в десять раз более жесткими и более прочными, чем обычное стекло. Akhan Semiconductor разрабатывает экран, изготовленный из самого твердого материала, известного мужчинам и любимого женщинами, — бриллиантов.

Что такое алмазный стеклянный дисплей?

Алмазы больше не ограничиваются своей репутацией дорогих драгоценных камней. Фактически, полупроводниковая индустрия планировала заменить кремниевые пластины тонкими чипсетами из синтетических алмазов . Akhan, который продвигал использование алмазов в соединении с кремнием, работает над стеклянным дисплеем, который использует массивы нанокристаллов алмаза, чтобы сформировать оболочку из прозрачного стеклоподобного материала. Эти кристаллы случайным образом располагаются в трехмерной решетке, а не выстраиваются на плоскости, что предотвращает немедленное растрескивание стекла при попадании на твердую поверхность.

Предоставлено Akhan Semiconductor

Алмазы, как правило, обладают высокой устойчивостью к электрическому току, и для обеспечения возможности прохождения через алмазные стекла чистые алмазы легируются бором для создания полупроводников p-типа. Это вдохновлено природным голубым алмазом, который содержит бор как примесь, которая делает его проводником электричества.

Akhan не совсем ясно, как он планирует внедрить эту технологию, чтобы не дать конкурентам задуматься над новинкой, но можно с уверенностью полагать, что стекло не будет полностью сделано из синтетических алмазов — скорее всего, будет использован защитный слой. поверх традиционного стекла, как и другие химические растворы, такие как Gorilla Glass.

Как Akhan's Diamond Glass One Up другие варианты?

Алмазное стекло против гориллы

Gorilla Glass является торговой маркой, принадлежащей американской компании по производству керамики и стекла Corning, и изготавливается путем погружения листов стекла из кремния и алюминия в химическое покрытие. Этот химикат, используемый для покрытия, более прочно связывает стекло и позволяет ему переносить внезапные падения гораздо лучше, чем обычное стекло. За прошедшие годы, с момента своего запуска в 2008 году, Gorilla Glass была одновременно уменьшена и закалена, чтобы соответствовать темпам эстетической эволюции смартфонов. Последнее, то есть пятое поколение Gorilla Glass поставляется со специальным покрытием, которое предотвращает попадание микробов на дисплеи вашего смартфона.

Поэтому стекло Gorilla Glass можно рассматривать как традиционное стекло, которое закалено на поверхности . Когда сил достаточно, чтобы разорвать верхний слой, его так же легко разрушить, как и обычную оконную панель. Алмазное стекло, с другой стороны, из-за сильной связи между кристаллами алмазной решетки, как ожидается, будет иметь гораздо большую устойчивость к нагрузкам. Кроме того, компания утверждает, что она в десять раз тверже и менее подвержена деформации, чем обычное неупрочненное стекло.

Алмазное стекло против сапфирового стекла

Недавняя разработка в области выдувания стекла — это сапфировые кристаллы. На самом деле, не так давно, поскольку эта технология используется для придания жесткости стеклам, используемым в космических кораблях, с тем, чтобы выдерживать значительную разницу давлений, используемую для изготовления профессиональных объективов для фотоаппаратов и роскошных часов, и даже экранов экстравагантных телефонов производства Vertu. Это, действительно, недавно, когда речь заходит о более широко доступных смартфонах, и в последнее время HTC хвасталась этим прошлогодним флагманом HTC U Ultra . Apple также использует тонкие сапфировые покрытия для защиты камер и домашних кнопок, но не решилась внедрить эту технологию на экране — один из ее поставщиков обанкротился, пытаясь добиться этого.

Но даже Сапфир, утверждает генеральный директор Akhan Адам Хан, склоняется перед Diamond Glass. В то время как кристаллы индивидуально сильны, им не хватает прочных связей между ними, которые демонстрирует Diamond Glass; та же самая причина, которая поддерживает господство алмаза как самого сильного материала. Сапфир, наряду с рубинами, принадлежит к классу минеральных камней, называемых корундом, который занимает второе место по шкале твердости Мооса только для алмаза . Также легче изготовить более тонкие и широкие слои алмазного стекла, чем сапфировое стекло, что дает ему преимущество над последним.

Какие могут быть некоторые потенциальные применения алмазного стекла — кроме дисплеев смартфонов?

Стекло используется в изобилии, и Diamond Glass может обогатить некоторые области применения, где требуется закаленное стекло. От хорошей посуды до прозрачных автомобильных двигателей, мой разум полон воображения, но некоторые приложения с более практической точки зрения могут включать более жесткие экраны, независимо от устройства . Эти экраны можно использовать на самых разных устройствах — от смартфонов до огромных телевизоров.

Другие применения на смартфонах включают в себя закаленные крышки и линзы камеры, которые могут быть защищены от царапин и повреждений с помощью Diamond Glass.

Еще одним важным событием может быть для автомобилей и зданий. Помимо твердости, еще одним свойством алмазов, которое поддерживает идею, является ее способность эффективно проводить тепло. Это может быть использовано для отвода тепла, удерживаемого из-за парникового эффекта, и для охлаждения автомобилей, домов и офисов . Это может также использоваться, чтобы держать смартфоны и другие устройства с экранами более прохладными.

Кроме того, с учетом темпов освоения космоса разумно ожидать, что стекло, закаленное алмазной оболочкой, можно использовать для космических кораблей, предназначенных для демонстрации вас по всей вселенной. Это также может быть использовано для того, чтобы сделать автономные автомобили более безопасными, чем мы их знаем.

Diamond Glass сделает смартфоны дороже? Скорее всего, так и будет!

В связи с тем, что на разработку синтетических алмазов уходит как человек, так и робот, затраты на сваливание стеклянной технологии нового века неизбежны . Кроме того, чтобы добиться популярности и быть примененным, по крайней мере, на самых современных смартфонах, если не так широко, как Gorilla Glass, Akhan Semiconductor должна продать его за несколько миллионов устройств за короткий промежуток времени, чтобы взломать раннюю безубыточность. Для успешного распространения Akhan потребуется продать эту технологию широкому кругу OEM-производителей .

Хан говорит, что цена на стеклянную панель может лежать в непосредственной близости от технологии ShatterShield от Motorola. Американская компания по производству смартфонов, принадлежащая Lenovo, рекламирует эту технологию, чтобы « победить гравитацию » с гарантированной защитой от разрушения. Для этого Motorola использует пять уровней защиты . Стеклянная технология защищает такие флагманы, как Moto Z Force, Moto Z2 Force и Moto Droid Turbo 2, и каждая панель будет стоить от 40 до 120 долларов для Motorola, в зависимости от телефона.

Когда появятся смартфоны с бриллиантовым стеклом?

Akhan занимается маркетингом различных применений алмаза в качестве полупроводников с 2016 года и ранее заверил, что эта технология может появиться в устройствах к концу 2017 года. К сожалению, этого не произошло, и теперь компания прогнозирует, что она сможет произвести достойный запас готового к производству бриллианта. Стеклянные панели в этом году, так что у нас есть устройства — или, по крайней мере, один — к 2019 году . На данный момент нет возможности проверить эти претензии. Ожидая, что они прибудут в соответствии с графиком, на этот раз это можно считать желаемым, мы очень надеемся, что сборочная линия компании не наткнется на препятствие.

Какие бренды могут использовать алмазный дисплей?

Компания активно занимается тестированием этих дисплеев у производителей телефонов и, скорее всего, продаст их одному бренду в каждой категории по одной простой причине — эксклюзивные права на хвастовство . Первоначально, компания ограничивает свои возможности для производителей смартфонов, но может расширить свои корни на рынке носимых, как только этот набег будет успешным. Трудно определить, какие бренды могли бы использовать эту технологию, но это будет бренд, который делает меньше устройств и банков в основном на своей технологии отображения.

Хотя одним из очевидных предположений является Apple, можно предположить, что Samsung пытается реализовать это на Galaxy S10 или SX — в зависимости от того, что стоит на лодке Samsung. Кроме того, если Razer удачно справится со своим выступлением на смартфоне, мы можем стать свидетелем того, как Diamond Glass защитит великолепный экран с частотой 120 Гц на Razer Phone 3. Известно, что Sony выпускает панели высокого разрешения в небольших размерах и может быть в числе брендов, которые Akhan планирует сделать партнер с. Другие имена, которые приходят на ум, это Huawei и Xiaomi, которые в последнее время находятся на пути к свержению более сильных конкурентов. Не забывайте про догадки, расскажите нам, какие бренды вы ожидаете использовать с экраном Diamond Glass.

Потенциальная конкуренция от самоисцеления дисплеев

Чтобы смягчить проблему поломки экранов, Motorola выбрала маршрут, противоположный Ахану. Вместо жесткости дисплея идея Motorola о неразрушаемом дисплее предполагает гибкость и некоторое вдохновение из пены памяти . В августе прошлого года компания запатентовала «полимер с памятью формы», который можно использовать для ремонта поврежденных частей экрана путем нагревания . По сравнению с такими решениями, как Sapphire или Diamond Glass, решение Motorola намного дешевле. Motorola предполагает, что на более поздних стадиях тепла от человеческого тела может быть достаточно, чтобы заполнить эти разрывы.

Более того, случайность, произошедшая по счастливой случайности, недавно привела к тому, что ученые из Токийского университета обнаружили полимер, известный как «полиэфириомочевины», который можно восстановить простым прессованием и не требующий нагрева . Это также может быть, как полагают ученые, может быть использовано в смартфонах и других устройствах, которые используют стеклянные панели.

Готовы ли вы быть ослеплены дисплеями Diamond Glass?

Как человек, который пережил боль от просмотра нескольких экранов смартфонов, меня просто поражает то, что мы скоро можем столкнуться со святым Граалем небьющихся дисплеев смартфонов. Но, как и в случае с другими технологиями, такими как Gorilla Glass и Sapphire Glass, коммерческая идея может быть менее эффективной, чем то, как она продается, и это то, что мы можем увидеть только после запуска Diamond Glass в 2019 году.

Если это действительно положит конец взлому экранов, я надеюсь, что большинство пользователей не будут возражать против дополнительной платы за защиту своих устройств от неприятных и неприглядных трещин на экране. Некоторые другие будут спорить в пользу программ ремонта, таких как Apple Care, но многие компании изо всех сил пытаются предоставлять услуги, особенно в развивающихся странах, где усыновление смартфонов постепенно набирает обороты, и решение для защиты от сбоев, такое как Diamond Glass, имеет для меня гораздо больше смысла. Таким образом, мы могли бы, наконец, сделать бриллианты лучшими друзьями как для женщин, так и для мужчин.

Как вы думаете, алмаз будет идеальным компаньоном для бабочек? Дайте нам знать в комментариях ниже.