Когда пользователь выбрасывает свой телефон, он даже не подозревает о том, что представляет из себя устройство. На самом деле под глянцевым дисплеем кроется целая «коллекция» материалов. В смартфоне используются около 30 металлов, среди которых — медь, железо, алюминий, а также незначительное количество серебра и золота.
Особенно важную играют так называемые редкоземельные элементы — речь идет о группе из 17 металлов, таких как лантан, неодим или тантал. Без этой «троицы» в смартфонах не было бы ни вибросигнала, ни сенсорного экрана, ни красочного множества цветов на дисплее. В малых количествах редкоземельные металлы применяются также в источниках света, микрофонах и динамиках.
Согласно данным Европейского Федерального ведомства по наукам о земле и сырьевым ресурсам, потребность в диспрозии и тербии для производства постоянных магнитов для электромобилей и ветроэлектростанций к 2035 году может увеличиться на 313% по сравнению с 2013-м. Уже сейчас, учитывая возрастающую необходимость в этих материалах, некоторые называют их «нефтью будущего».
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».
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.
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.
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.
Опасный имидж загрязнителей окружающей среды
Некоторые наблюдатели считают, что технический прогресс приводит к увеличению спроса, в результате чего смартфоны и прочие электронные устройства могут являться «ответственными» за изменение климата. Согласно исследованию специалистов канадского университета Макмастерa, доля информационных и коммуникационных технологий в мировых выбросах CO2 увеличится с 1% в 2007 году до 3,5% в 2020-м и до 14% — в 2040-м.
По словам профессора Лотфи Белькира, руководителя исследовательской группы, «это будет половиной объема выбросов, приходящегося на всю транспортную отрасль». Причиной этого является не эксплуатация устройств, а их производство и в первую очередь — добыча сырья, связанная с огромными затратами энергии. В большинстве случаев процесс осуществляется с применением вредных для здоровья химических веществ.
По данным организации «Гринпис», с 2007 до 2017 года на производство смартфонов во всем мире было затрачено 968 ТВт⋅ч, что соответствует ежегодному потреблению электроэнергии в Индии.
Никто не хотел бы получить репутацию «главного загрязнителя» на рынке. Поэтому производители электроники стремятся принять соответствующие меры. Так, в начале апреля 2018 года компания Apple объявила о том, что все ее офисы, вычислительные центры, магазины и заводы во всем мире полностью переходят на источники возобновляемой энергии. Тем не менее многие поставщики используют не очень прозрачные схемы экономического баланса, не говоря уже о добыче необходимого сырья.
Старые гаджеты — это «склады» полезных ископаемых
Положение не улучшается вследствие частой замены пользователями мобильных телефонов, срок службы которых в среднем составляет два года. Например, в Европе только в Германии, по данным Федеральной ассоциации по информационным технологиям, телекоммуникациям и новым медиа (Bitkom), в шкафах и ящиках хранятся около 125 млн неиспользуемых старых устройств.
Согласно исследованию института экологических проблем, в одном смартфоне в среднем содержится около 300 мг серебра и 30 мг золота, а в аккумуляторе — около 6 г кобальта. В одной тонне смартфонов «спрятано» 250 г золота. Для сравнения: в тонне золотоносной руды в большинстве случаев содержится не более 4 г благородного металла.
Во время переработки старых гаджетов такие металлы, как медь, серебро, палладий и золото практически полностью восстанавливаются для повторного использования. Количество редкоземельных элементов в старых устройствах, напротив, весьма мало, поэтому их добыча шахтным или открытым способом до сих пор является более рентабельной. С учетом реализованных на сегодняшний момент компанией Apple около 1,3 млрд устройств iPhone, речь идет уже о многих тысячах тонн кобальта.
Смартфоны: быстро купил — быстро сломал
То, что замена мобильных телефонов в среднем производится через два года, не в последнюю очередь связано с малым сроком службы отдельных компонентов. «Сначала выходит из строя аккумулятор, затем дисплей» — говорит Манфред Зантен, эксперт «Гринпис». Кроме того, производители могли бы выпускать на рынок новые модели устройств через все более короткие промежутки времени. Неудивительно, что в этом случае качество устройств также весьма сильно страдает.
С каждым годом мобильные телефоны и планшеты все хуже поддаются ремонту. В более тонких устройствах все чаще используются не винты, а клей. Если аккумулятор выработал свой ресурс и стал быстро разряжаться, его не получится самостоятельно заменить. Для этого придется обратиться в сервисный центр.
По мнению Манфреда Зантена, решение может состоять в приостановках и замедлении производственного процесса. Это означает выпуск на рынок не большого числа моделей, а тех, которые возможно отремонтировать. Но такой подход вряд ли сработает, если только не будет контроля на законодательном уровне. На рынке смартфонов все больше игроков, и никто добровольно не откажется от участия в непрекращающейся гонке за лидерство. И пока починить разбитый смартфон стоит не намного дешевле, нежели просто купить новый аппарат без лишних хлопот, глобальных изменений ждать не приходится.
А сколько смартфонов пылятся в вашем ящике стола? Пишите в комментариях!
Интересно о гаджетах:
- Пять причин не менять экран смартфона, а купить новый
- 7 мифов о смартфонах, в которые вы все еще верите
Фото: pxhere.com
6 октября 2014
Металл в корпусе смартфона: неоднозначные плюсы и минусы
Привлекательность металла в корпусе смартфона отрицать практически невозможно. Именно металл придает нашим гаджетам ощущение дороговизны и трудноуловимого лоска. Металлические смартфоны приятно холодят и отягощают руку. Наконец, многие считают корпус из металла еще и более долговечным. Так почему же одни компании возводят этот материал в культ и основное преимущество, а другие – лишь нехотя уступают моде и выдают металл в корпусе буквально по граммам?
Для начала стоит уяснить, что понятие металла в корпусе весьма растяжимое, в отличие от его непосредственных физических свойств. Во-первых, из металла может состоять как весь корпус, кроме прикрывающего экран стекла, так и только отдельные его элементы, чаще всего – внешняя торцевая рамка или внутренний скелет.
Во-вторых, в качестве материала, называемого металлом, может использоваться как алюминиевый, так и магниевый сплав. Первый чаще всего используется в полностью металлических корпусах, второй – для рамки, которая выступает в роли силовой структуры корпуса и антенн.
Металл очень любят журналисты в качестве одного из главных доказательств превосходства дизайна одного смартфона над другим «убогим пластиковым обмылком». В таких обзорах из виду упускается главное – многочисленные нюансы в потребительских качествах этого материала.
Все недостатки и преимущества металла кроются в его элементарных физических свойствах – теплопроводности, проницаемости для радиоволн и способности к поглощению энергии удара.
Проницаемость для радиосигнала
В своей основе смартфон – это, прежде всего, телефон, то есть устройство, которое принимает и передает различные радиосигналы. Используя в качестве основы корпуса алюминий, производители вынуждены идти на компромисс. Применение компактных внутренних антенн становится возможным только в сочетании со специальными пластиковыми «окошками», проницаемыми для радиосигнала.
Это автоматически приводит к тому, что антенны становятся более направленными – подобно свету, радиоволны проникают только через относительно узкое окошко, которое априори хуже, чем практически полностью прозрачный для сигнала пластиковый корпус. Зачастую такой компромисс ведет еще и к заметному проигрышу в эстетике устройства – в качестве примера органичного использования пластиковых вставок пока можно привести разве что семейство HTC One.
Конечно, можно превратить в антенны боковую рамку, до чего впервые додумались (по крайней мере, в серийной модели) в Apple, представляя iPhone 4. Однако руки пользователей могут сильно испортить качество приема сигнала, даже при простом прикосновении к антенне. Еще хуже, когда пальцы замыкают между собой две антенны, предназначенные для разных целей. Впрочем, эти проблемы удалось частично решить, увеличивая мощность сигнала и подстраивая частоту под меняющиеся условия приема, но назвать это решение элегантным и стопроцентно действенным нельзя.
Теплопроводность
Очевидно, что известная всем со школы высокая теплопроводность металла – это минус для владельца смартфона. Металлический смартфон может в буквальном смысле обжечь хозяина – теплом при значительной нагрузке (3D-игры) и холодом, если надолго оставить его зимой во внешнем кармане куртки. Пластиковые и особенно поликарбонатные корпуса смартфонов таких издевательств над владельцем не допускают.
Однако именно это свойство металла позволяет производителям повышать мощность процессора без вероятности перегрева начинки. Вспомните, из чего были сделаны кулеры ваших домашних компьютеров – уж явно не из пластика.
Хороший пример – сравнение Samsung Galaxy S5 и HTC One (M8) в графическом тесте. Как видите, преимущество во фреймрейте (кадрах в секунду) явно за металлическим соперником, это означает, что от вычислительной начинки лучше отводится тепло.
Пластик, а особенно поликарбонат, горячо любимый компанией Nokia и многими другими производителями, – очень плохой проводник тепла. Поэтому производители вынуждены снижать номинальную частоту процессора по сравнению с алюминиевыми и магниевыми собратьями. А это уже напрямую влияет на производительность в ресурсоемких приложениях – тех же 3D-играх.
Поглощение энергии удара
Когда дело доходит до падения с приличной высоты или, скажем, направленного броска надоевшего смартфона в сторону твердой поверхности, металлический корпус снова выступает палкой о двух концах.
Алюминиевый сплав обладает пониженной упругой деформацией. Другими словами, такой корпус практически не умеет поглощать энергию удара, а значит, гораздо проще получает крупные дефекты. Уронив смартфон с достаточной высоты, можно навсегда лишить его приличного внешнего вида. В свою очередь, у пластика с упругой деформацией дела обстоят намного лучше – он охотно поглощает удар и принимает первоначальную форму. Взгляните на это видео – в нем отчетливо видно, как пружинят пластиковые Galaxy и как тяжело падает iPhone.
Ситуация разворачивается на 180 градусов, когда речь заходит о сильном ударе и сохранности внутренностей смартфона. Алюминиевый сплав в силу своей прочности и несгибаемости гораздо лучше выступает в роли защитной клетки для микросхем. Приняв столкновение с поверхностью внешней оболочкой, металлический смартфон сохранит внутренние компоненты и останется жив (работоспособен). В свою очередь, пластик передает энергию удара дальше внутрь смартфона.
Кузов любого современного автомобиля обладает зонами программируемой деформации – сминаясь под воздействием удара, конструкция поглощает его энергию, оставляя обитателей салона невредимыми. Но для этого нужны дополнительные объемы пространства, которых в мобильных гаджетах нет и быть не может. Даже задняя крышка зачастую служит местом для размещения антенн и датчиков.
Поэтому в пластиковом корпусе удар достаточной силы (превышающей зону деформации пластика) обрушивается на хрупкие компоненты материнской платы и комплекса антенн. В лучшем случае может испортиться качество приема, как в этом видео, в худшем – смартфон превратится в утиль.
Стоимость
С этим экономическим свойством все обстоит проще простого – металлические корпуса априори дороже в производстве, чем пластиковые. Здесь сказывается высокая стоимость сырья, а также трудовые и временные затраты на обработку металла. Например, на сером рынке разница в стоимости металлического HTC One (M8) и его пластиковой копии (E8) составляет около трех с половиной тысяч рублей.
Очевидно, что стопроцентным преимуществом над прямой альтернативой не обладает ни металл, ни пластик. В конечном итоге, все сводится к двум моментам – вашему чувству прекрасного и аккуратности – уронить пластиковый смартфон в большинстве бытовых случаев не так страшно.
А какой материал корпуса больше нравится вам и почему? Какие еще соображения в пользу того или иного материала вы можете привести? Расскажите свою историю удачного или неудачного падения смартфона.
До середины нулевых корпусы подавляющего большинства мобильных телефонов изготавливались из пластика, а неискушенные пользователи и не задумывались об альтернативных материалах. Все поменялось с выходом Motorola RAZR. Во многом этот аппарат стал революционным, он обладал непривычно тонким алюминиевым корпусом, футуристичной клавиатурой и стильным дизайном. Впоследствии “бритва” стала бестселлером и перевернула в массовом сознании понимание дизайна сотового телефона. В след за Motorola многие производители стали использовать в оформлении корпусов мобильных телефонов алюминий и сталь, встречались даже экземпляры с позолотой! Но лишь в последние несколько лет тема применения тех или иных материалов стала очень актуальной.
Наиболее популярными материалами для изготовления корпусов можно назвать: поликарбонат, алюминий, сталь, стекло, кевлар.
Поликарбонат
По сути это обычный пластик. Само слово “поликарбонат” вошло в консьюмерский обиход со времен рекламной компании Nokia N9. Есть множество разновидностей поликарбоната, обладающих различными свойствами. В целом эта группа материалов обладает хорошей износостойкостью, высокими прочностью и ударной вязкостью. Из поликарбоната изготавливают корпусы компьютеров, бытовой техники, мобильных телефонов, линзы мобильных камер. Со многих точек зрения это самый практичный материал, но выглядит он невзрачно, а зачастую просто дешево.
У меня в пользовании было много телефонов с корпусом из поликарбоната, по своему опыту могу сказать, что носятся такие аппараты хорошо, например, Motorola Cliq XT через год эксплуатации сохранил первоначальный внешний вид, правда корпус имел покрытие софт-тач. В бюджетных телефонах корпусы делают из дешевых сортов поликарбоната, мой «запасный» Nokia 100 потерся буквально за пару недель!
Алюминий
Алюминий считается премиальным материалом для производства корпусов телефонов. Многие покупатели предпочтут смартфон с алюминиевым корпусом любому другому. Соглашусь с тем, что смотрятся такие телефоны богаче, но вот практичность алюминия сомнительна. На первый взгляд кажется, что металлический корпус должен быть прочнее и износоустойчивее, но это не так. Алюминий — мягкий метал, он быстро царапается, а при падении на твердую поверхность получает вмятины. Для того чтобы повысить “носкость” алюминия, его анодируют. Анодирование — это процесс создания слоя окисла на поверхности алюминия электрохимическим способом. Этот слой придает детали корпуса износостойкость. Очень часто после анодирования алюминиевую деталь красят. Оксидный слой имеет пористую структуру, благодаря этому краска хорошо закрепляется на поверхности и не вытирается со временем.
Не смотря на все ухищрения алюминиевый корпус все равно прилично царапается. Был у меня такой аппарат: Sony Ericsson T650 — элементы его корпуса сильно исцарапались через пару месяцев. А вот алюминиевая крышка на Motorola E8 покрытая краской и софт-тач напылением, жила долго и счастливо. В настоящее время в качестве основного телефона я использую iPhone 5, его алюминиевый unibody-корпус выглядит эффектно, но при этом он жутко непрактичен! Для сохранения внешнего вида ношу его в clipcase’е.
Сталь
Чуть менее распространенным “премиальным” материалом является сталь. Очень часто сталь можно встретить в телефонах компании Nokia — из стали делают крышки аккумуляторного отсека. По сравнению с алюминием сталь прочнее и тверже, но при этом тяжелее. С эстетической точки зрения сталь так же предпочтительнее, в неокрашенном виде она выглядит лучше алюминия.
Стекло
Стекло намного тверже пластика, а значит оно менее подвержено появлению царапин и замыливанию. Motorola популяризировала стекло в качестве защиты для дисплея. Впоследствии и другие компании стали применять закаленное и кварцевое стекло. Первый мобильный телефон в котором для защиты дисплея было использовано стекло марки Gorilla Glass стал iPhone первого поколения. Сейчас Gorilla Glass очень популярно среди производителей, оно прочнее обычного и закаленного стекол. А вот как элемент оформления корпуса GG впервые было применено в iPhone 4. Из современных моделей стеклянной «спинкой» обладают Google Nexus 4, Sony Xperia Z и некоторые другие модели. Стекло — это, пожалуй, самый непрактичный материал из всех используемых. При падении есть большая вероятность разбить корпус, и не смотря на повышенную твердость, стекло быстро покрывается мелкими и глубокими царапинами.
Спустя полгода после покупки я разбил таки свой iPhone 4, уронив его на брусчатку с небольшой высоты, к тому времени задняя поверхность была покрыта множеством глубоких царапин!
Кевлар
Кевлар — это фирменное название пара-арамидного волокна разработанного в 1964 году и выпускаемого американской компанией DuPont. Кевлар в пять раз прочнее стали и очень эластичен. Спектр применения этого материала широк, но с недавних пор из кевлара изготавливают элементы корпусов телефонов. В очередной раз пионером стала компания Motorola, применив этот материал в смартфоне RAZR. Уверен кевлар будет все чаще встречаться в смартфонах средней и верхней ценовых категорий, т.к. он очень хорошо себя показал. Единственный минус — он не дешев.
Тренды против фактов
Не смотря на то, что очевидным лидером по совокупности характеристик среди вышеуказанных материалов является поликарбонат, мода диктует свое. В тренде такие материалы как алюминий, стекло и в меньшей степени кевлар. Стоит какому нибудь производителю представить новую модель без «трендовых» материалов в корпусе, как в массах прокатывается волна недовольства, такой смартфон называют пластиковой погремушкой, обмылком и унылым г*вном. Но не стоит поддаваться настроению толпы, и при выборе телефона полагайтесь на здравый смысл, не забывая меж тем об эстетике!