普通矿物赋予智能手机非凡的性能

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今年年初,苹果公司举办了iPhone发布十周年的纪念活动,这一事件推动了科技和通信领域的变革。这场变革将影响全球数十亿智能手机用户,永远改变人类生活的诸多方面智能手机作为通讯工具、私人管家和娱乐工具,拥有看似无穷无尽的能力,这都是因为手机中的元素拥有神奇的特性。智能手机构件中的化合物、金属和复合材料都来自于矿物,其中含有数十种元素)。正是这些元素的电子学与化学共同作用,使得智能手机用户可以通过电话、短信、浏览网页、刷屏、共享资料、收发邮件、写推特而与外界联系。在过去的十年中,智能手机在很多方面都发生了很大的变化,但许多用于生产智能手机(从iPhone到Android)的原材料还是相同的,这些跟制造商、型号或发布年份无关。

1、智能手机里面有什么?

美国地质调查局能源与矿物研究所副主任Larry Meinert说:“智能手机用三十年前难以想象的方式改变了我们的生活。那时,‘便携式’电话有鞋盒那样大小,包含25~30个元素;而今天,它们可以装在口袋里或挂在手腕上,由大约75种不同的元素组成,几乎占了元素周期表的四分之三。”

数十年来,手机已经从简单的通信工具发展成为掌上电脑,这期间矿物的创新性应用大大增加了手机功能,提高了电池寿命,同时减小了手机的体积和重量。今天的智能手机里含有的元素种类繁多,但大多数元素的用量却非常小。

Meinert曾说道:“然而,每种用量很小的元素,对于这些先进设备的功能仍然是至关重要的”。

一些用于智能手机的物质的名字是家喻户晓的,例如电路板中的“硅”,或者电池中使用的“石墨”。也有一些鲜为人知的矿物,如氟碳铈矿、独居石和磷钇矿。这些褐色矿物中都含有钕(稀土元素之一),用于智能手机扬声器的磁铁中,使得智能手机可以播放音乐,或用于振动器中,以通知用户社交媒体上出现了新的猫咪搞笑视频。

手机中的其他矿物还包括铝土矿,作为镓的主要来源用于发光二极管屏幕的逆光处理器和放大器;闪锌矿,作为铟的来源用于屏幕的导电涂层;以及砷黄铁矿,作为砷的来源,以砷化镓的形式用于射频和功率放大器。即使是传导电能和热能的普通铜元素,也同样来自黄铜矿和斑铜矿等矿物。

2、 这些矿物来自何处?

尽管读出许多用于智能手机的元素或来源矿物的名字可能比较难,但若想叫出其产地,就像看地球一样简单明了。智能手机的GPS全球导航功能或用户与任何国家的人们进行联系的功能,都很容易让人联想到制造智能手机的材料也来源于地球的每个角落。

 例如,用来制造智能手机屏幕(石英)的工业砂可能来自于美国或中国,而用来增加屏幕强度的钾可能来自加拿大、俄罗斯或白俄罗斯。用于电池阴极的锂通常产自澳大利亚、智利和阿根廷,而智能手机电路中比较难得的钽却主要来源于刚果、卢旺达和巴西。

由于其全球性的通信能力和多国材料来源,智能手机可谓名符其实的全球性设备。然而,也正是由于其所用的矿物都来自世界各地,发生供应中断的风险比以往其他任何时候都更为严重,Meinert说。

因此,政府和企业都在持续监测这些重要矿物的全球供应情况,因其使智能手机一类的技术成为可能,而且这些高科技的设备已成为全球数十亿人都离不开的东西。

随着智能手机技术的不断发展,用于其生产的元素和来源矿物将成为这些设备增长并具备神奇功能的关键所在。

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