Из какого металла делают телефоны
Обновлено: 28.09.2024
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.
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.
Что входит в состав смартфона – содержание химических элементов
Смартфонов не существовало бы, если бы не несколько химических элементов, которые используются для изготовления компонентов электронных устройств.
Их используют также в военной промышленности, например, для производства радаров, лазеров, систем наведения ракет и реактивных двигателей. Они находят применение в медицинской отрасли, где используются, в частности, в лазерной терапии, лучевой терапии, методах диагностики (рентген, МРТ).
Медь в смартфоне – около 8,75 грамма
Медь – основа для создания процессоров, полупроводников и печатных плат. Микросхемы и печатные схемы содержат медь из-за её очень хорошей электропроводности, а радиаторы изготавливаются из меди из-за очень высокого коэффициента рассеивания тепла.
Раньше медь активно использовалась для производства электронных ламп и ЭЛТ-мониторов.
Кобальт в смартфоне – около 3,81 грамма
Ферромагнитный материал необходим для производства батарей и аккумуляторов. Кобальт применяют также в авиации, космонавтике, энергетике, нефтехимии и химии, его можно встретить в магнитах и магнитных лентах, используемых в качестве носителей данных.
Кобальт в чистом виде не встречается в природе, его получают при обработке руд никеля и меди. До XIX века использовался как синий краситель.
Железо в смартфоне – около 3 грамм
Сплавы железа используются для изготовления элементов корпуса и аккумулятора, так что мы найдём его в любом смартфоне. Отличается высокой прочностью и устойчивостью к окислению. Учитывая текущий тренд на рынке, все больше компаний использует сплавы железа в производстве своих устройств.
Олово в смартфоне – около 1 грамма
Один из самых важных компонентов современной электроники. Олово ценится за свои физические свойства, доступность и низкую стоимость, а используют его, в основном, для выполнения паяных соединений на материнских платах смартфонов, планшетов, ноутбуков и любых других электронных и электрических устройств.
Тантал в смартфоне – около 0,4 грамма
Тантал получается при переплавке колтана. Отличается очень высокой прочностью, поэтому используется для изготовления небольших, но мощных электролитических конденсаторов, которые, в свою очередь, устанавливаются в смартфоны, компьютеры и оборудование оборонного и космического применения.
Из-за высокой устойчивости к воздействию кислот и щелочей, тантал используется для изготовления химической аппаратуры.
Серебро в смартфоне – около 0,25 грамма
Из-за высокой электропроводности, серебро используется для производства проводников, переключателей, контактов и предохранителей в электронных устройствах.
Серебро можно также встретить на некоторых печатных платах, а также в некоторых типах аккумуляторов. Кроме того, имеет применение в кинематографии, при строительстве космических аппаратов или панелей солнечных батарей.
Золото в смартфоне – около 0,024 грамма
Золото отличается высокой электропроводностью и устойчивостью к коррозии. Используется при производстве проводников, переключателей и кнопок, оперативной памяти, материнских плат, кабелей.
Золото используют также для защиты шлемов астронавтов, для лечения артрита, в стоматологии и ортодонтии. Золото применяется, например, как электропроводка в ядерных экспериментах.
Палладий в смартфоне – около 0,009 грамма
Палладий весьма пластичен и устойчив к коррозии. В основном, его используют для производства электродов, а также в качестве сырья для изготовления проволоки, прутков и специальных клемм и проводов, которые затем используют в телефонах или телевизорах.
Палладий можно также встретить в автомобильных катализаторах, в фотографической промышленности, хирургии, стоматологии и при производстве ювелирных изделий и часов.
Резюме – металлическая ценность смартфона
Зная состав обычного смартфона, можно сделать интересные расчеты. Сумма всех перечисленных ранее элементов в одном устройстве составляет около 18 грамм.
Если предположить, что в каждом домашнем хозяйстве имеется 2 неиспользуемых смартфона, учитывая количество всех хозяйств – около 49 млн., получаем довольно внушительную сумму.
Оказывается, что в России лежит около 100 миллионов неиспользуемых мобильных телефонов, а содержащиеся в них ресурсы имеют ценность почти 4 миллиарда рублей!
Поэтому любое неиспользуемое или неисправное электронное оборудование стоит отдать профессиональной компании, занимающейся утилизацией – это позволит восстановить дорогие материалы и позаботиться об окружающей среде.
Современные смартфоны: из чего их делают?
ZOOM рассказывает о традиционных и экзотических материалах, которые сейчас используются в смартфонах, а также об их плюсах и минусах.
В настоящее время существует три основных материала для смартфонов: металл, стекло и пластик. Их обычно используют в качестве основы для корпуса. Но не забыли мы и про редко встречающуюся керамику, а также про разные варианты для отделки — кожу, дерево, резину.
Металл
Статистика и опросы пользователей уверяют: именно цельнометаллические смартфоны пользуются наибольшей популярностью у пользователей, хотя металл — это далеко не дешёвый вариант, его обработка стоит дорого и сам смартфон, следовательно, не может быть чересчур бюджетным. Правда, сейчас металлические корпуса стали использовать не только во флагманах, а вполне себе в среднебюджетных моделях.
Huawei Nova 2 Plus в корпусе из цельного анодированного алюминия
Чаще всего для металлического корпуса используют анодированный либо шлифованный алюминиевый сплав — он легче и дешевле остальных плюс не подвержен коррозии; реже — сталь, титановый сплав и магний. Не забываем и о премиальных лимитированных моделях, которые сделаны из золота или серебра.
Всё чаще слышно про авиационный алюминий — речь идёт о сплавах алюминия с магнием и другими добавками для увеличения прочности, коррозионной устойчивости и уменьшения массы. Но, в конечном итоге, это можно назвать маркетинговым ходом, потому что, в любом случае, для смартфонов не применяют исключительно алюминий — в чистом виде он слишком пластичный и мягкий.
Caviar iPhone X Titano Gold Diamonds: титан, жёлтое золото и бриллианты
Достоинства металлического корпуса на виду: он выглядит дороже, чем пластиковый, долговечный, сломать его сложно и в случае падения металл берёт удар на себя — больше шансов, что «начинка» останется цела. Хотя металлический корпус может царапаться и гнуться, да и отпечатки пальцев на нём обычно очень заметны.
Ещё металл имеет хорошую теплопроводность, поэтому он не даёт перегреваться аппаратной части смартфона. Правда, если устройство как следует «разогнать», то о металлический корпус пользователь может даже обжечься.
Nokia 8 в цельнометаллическом корпусе из авиационного алюминия с пластиковыми вставками для антенн (наш обзор)
Есть существенное «но»: металлический корпус является помехой для радиоволн и беспроводной связи, поэтому производители иногда располагают антенны в самых неожиданных местах, что может быть попросту неудобно для пользователя. Эти проблемы стали очевидны ещё во времена iPhone 4, потом его судьбу повторил Samsung Galaxy A в цельнометаллическом корпусе. Сейчас всё чаще стали делать специальные окошки из пластика или стекла рядом с антенной.
Пластик
Из пластика, в основном, делают бюджетные смартфоны — это самый недорогой материал, простой в обработке и достаточно прочный. При этом пластиковый корпус при падении неплохо держит удар, несмотря на кажущуюся хрупкость. Но вот для «внутренностей» смартфона последствия падения такого аппарата могут быть плачевны: энергия удара передаётся вовнутрь и могут пострадать гораздо более дорогостоящие компоненты устройства. По этой причине часто смартфоны делают из пластика, но облекают в металлическую рамку, причём она иногда проходит даже внутри корпуса.
Meizu M6 из поликарбоната (стилизация под металл)
В качестве материала пластиковых корпусов смартфонов, как правило, используется ABS-пластик или поликарбонат. Первый – обычный облегчённый пластик, второй – с примесями, которые делают его более надежным. Встречается пластик, армированный стекловолокном, который был разработан для военной промышленности.
Дизайнеры нередко играют с разными покрытиями задней панели: Soft Touch, пластик, текстурированный под кожу, металл, дерево и т.д. Иногда на первый взгляд даже сложно отличить пластиковый корпус от реально покрытого кожей или металлического.
BQ-5201 Space с задней панелью из пластика и металлическими вставками сверху и снизу (наш обзор)
Также пластик позволяет выпускать смартфоны с самыми невероятными расцветками и дизайном. Фактически, пластиковый аппарат может быть любой формы. Но на плюс приходится и минус — материал имеет низкую теплопроводность, т.е. плохо отводит тепло от «начинки» смартфона, поэтому аппарат может перегреваться. Если «железо» стоит мощное, то производители предпочитают более теплопроводные материалы.
Стекло
Корпус из стекла смотрится эффектно, его даже жалко прятать под чехол, но пачкается стекло, увы, быстро. Первые стеклянные корпуса в массовом производстве появились у iPhone 4 и Nexus 4, а выход Galaxy S6 сделал их уже более популярными.
Samsung Galaxy S9+ в стеклянном корпусе (Gorilla Glass 5) с металлической рамкой
В большей части современных флагманов используется именно стеклянный корпус: кроме привлекательного внешнего вида, он ещё позволяет оснастить смартфон беспроводной зарядкой (стекло хорошо проводит сигнал). Сейчас стекло даёт возможность дизайнерам отвести душу на визуальных эффектах: оно может менять цвет в зависимости от того, как падает свет, отражать его в виде лучей и т.д.
Apple iPhone 8 и 8 Plus в корпусе из стекла — здесь присутствует металлическая рамка из авиационного алюминия
Производители обычно используют закалённое алюмосиликатное стекло от компании Corning, для большей прочности заключая его в металлическую рамку. Хотя и обещано, что Gorilla Glass не царапается, всевозможные краш-тесты как раз показывают, что особой устойчивости к царапинам ожидать не стоит. К тому же стекло всё равно остаётся довольно хрупким и при сильном ударе оно просто разобьется, образуя сетку. Ну хотя бы не разлетится на осколки, рискуя травмировать пользователя. Кстати, про падения: смартфоны из стекла довольно скользкие, поэтому многие всё-таки приходят к необходимости чехла.
HTC U Ultra Deluxe Sapphire
Редко, но встречается высокопрочное сапфировое стекло, которое используется в HTC U Ultra Deluxe Sapphire. На сегодняшний день это самое прочное стекло в смартфонах, что было доказано тестами — оно очень устойчиво к царапинам, хорошо экранирует и полностью прозрачно.
Керамика
Смартфоны из керамики — пока экзотика. На прилавках их можно увидеть крайне редко, они не ставятся на поток, хотя смотрятся весьма привлекательно. Дело в том, что материал довольно хрупкий и производителю приходится поднапрячься, чтобы изготовить из него смартфон. Обработка керамики достаточно сложная, в процессе образуется слишком много брака, поэтому такой корпус влетает производителю «в копеечку».
Xiaomi Mi Mix 2 Ceramic Version — в белом цвете эффектнее
Но в конечном итоге после обработки керамика становится прочнее стекла. Царапины на этом материале оставить сложнее, не говоря уже о том, что он плохо бьётся. Однако керамика просто до неприличия скользкая, поэтому «выгуливать» такой смартфон без чехла будет крайне неосмотрительно. Кстати, керамический корпус может быть только чёрным или белым, зато последний выглядит уж очень эффектно.
OnePlus X Ceramic Edition
Теплопроводность керамики низкая, что позволяет спокойно «убирать под капот» мощную начинку. Пока керамические смартфоны выпускают, в основном, китайские производители и делают это в виде лимитированных серий: Xiaomi Mi 6 Ceramic Edition, Mi Mix 2, OnePlus X Ceramic Edition и т.д.
Материалы для отделки
Встречаются смартфоны с панелями из дерева либо с кожаной отделкой, но целиком смартфоны из этих материалов не делают, и это обоснованно – проблема в их прочности и теплопроводности. Обычно в таких моделях используется либо пластик, либо металл в качестве несущей конструкции. Выглядят подобные устройства красиво, стильно и их корпус очень приятен на ощупь. Однако выпускают их обычно ограниченным тиражом.
Lenovo Vibe X2
В качестве примера можно вспомнить один из необычных смартфонов, о котором мы уже рассказывали в нашей статье — Monohm Runcible, круглый аппарат, одна из частей которого целиком сделана из дерева. Если обратиться к более массовым моделям, то задняя панель Moto X изготавливалась в том числе из кожи и бамбука, а нижняя часть «слойки», из которой состоял корпус Lenovo Vibe X2 тоже был бамбуковым — смотрелось, прямо скажем, здорово.
LG G4 с задней крышкой из пластика, обтянутой кожей разных цветов
Для защищённых смартфонов используют накладки на корпус из резины, обычно в сочетании с ударопрочным пластиком и металлом. Резина не скользкая и обладает свойством амортизировать ударные нагрузки. Но смартфоны с прорезиненными корпусами громоздкие и толстые, «изящество» — это уже не про них.
Защищённый смартфон North Face M9 Pro LTE PTT с прорезиненными вставками на корпусе
В будущем же производители обещают использовать такие материалы, как графин и износоустойчивый, но пластичный жидкий металл, который являет собой аморфный сплав циркония, меди, никеля и др. На последний Apple уже зарегистрировала несколько патентов, но дальше дело пока не сдвинулось.
Сделано в России: из чего собраны смартфоны отечественных брендов
Все давно привыкли, что в России нет собственного производства смартфонов — у нас их просто не делают. Однако на рынке немало брендов, которые называют себя российскими, продавая смартфоны, собранные не у нас. ZOOM разобрался, как выстраиваются отношения между отечественными компаниями и азиатскими заводами.
Android — мобильная ОС, которая очень толерантна к гаджетам, на которые её устанавливают. Любая компания может заказать из Китая только что собранный смартфон, поставить на него свою версию Android, наклеить эмблему со своим логотипом и выпустить на стеллажи салонов сотовой связи.
Ниже мы расскажем, как эта модель развития повлияла на рынок смартфонов в России, зачем отечественные компании уговаривают китайцев улучшить продукт и почему Yota Devices с трудом нашла производителя для знаменитого YotaPhone.
Копировать, вставить
Схема Black brick (чёрный кирпич) эффективно работает в России уже больше трёх лет. В 2012-м отечественная компания Explay заказала в Китае noname-копию Samsung Galaxy S2, брендировала под себя, установила ценник в 2 раза меньше (10 тысяч рублей против 20) и пришла к успеху. Двухсимочность, яркий экран (Super AMOLED Plus) и похожий дизайн сделали этот аппарат хитом. За тот год выручка Explay выросла на 80%, а к концу 2013-го — ещё на 40%. Так многие компании, которые называют себя российскими: брендируют китайские гаджеты своим логотипом, русифицируют интерфейс и пускают на прилавки.
Впрочем, тут тоже существуют свои нюансы. Зачастую привезенные из Азии устройства позиционируются не как реплики хитовых моделей, а как уникальные решения. Три слота для sim-карт, четыре слота для sim-карт (первый в России — у teXet), огромные аккумуляторы (до 5000 мАч), ТВ-тюнеры, проекторы и другие довольно полезные функции не востребованы среди А-брендов, но мелькают в смартфонах, выходящих из-под конвейера китайских фабрик. Человек, который следит за азиатскими хитами, легко найдет «близнецов» российских моделей (см. наш текст про китайские клоны) и обнаружит накрутку по цене (обычно — в 1,5–2 раза), но в этом нет ничего удивительного: за перевозку смартфонов и прошивку на русском приходится платить деньги.
Опыт Кремниевой долины
Компания teXet (электронные системы «Алкотел») открылаcь в Петербурге 11 лет назад. Изначально под этой маркой выпускались доступные DECT-телефоны, плееры и навигаторы, но затем стали выходить и смартфоны с планшетами. «Apple открыла эру планшетных компьютеров, предложив рынку устройства высшего ценового сегмента. Мы в этом тренде пытаемся занять свою долю, выпуская недорогие продукты», — рассказывал генеральный директор «Алкотел» Александр Корольков. К осени 2014-го доля iPad в России сократилась на треть: это пространство заняли бюджетные гаджеты, среди которых немало отечественных.
«Мы — российская компания, наша штаб-квартира находится в Санкт-Петербурге. Мы не хотим демпинговать и ввозить «серые» устройства ради повышения рыночной доли: наша бизнес-идея ничем не отличается от той, которая применяется в Кремниевой долине. Разработка продукции ведется у нас, производство — в Юго-Восточной Азии. Так проще и дешевле», — продолжает Корольков. Под «разработкой продукции» следует понимать, прежде всего, софт, но, несмотря на это, teXet — уже узнаваемый в России бренд, поэтому его смартфоны в любом случае будут популярнее, чем китайские аналоги.
Бренду Highscreen в этом плане пришлось тяжелее: за первый год (2011-й) «Вобис Компьютер» реализовала всего 20–30 тысяч ввезенных гаджетов. Ради увеличения доли и прибыли было решено сделать смартфоны эксклюзивными: теперь на китайских фабриках для Highscreen производят продукты, которые отличаются от стандартных. Например, недорогие аппараты с яркими и разными на ощупь крышками (глянцевые — для девушек, матовые — для мужчин). Так Android-гаджеты под маркой Highscreen тоже стали востребованными.
Сейчас доля компании — 2,8% российского рынка, а выше среди Б-брендов (по версии «Вобис Компьютер») находятся только Fly и Explay. «При этом у Fly такая же доля в деньгах, как у нас, потому что их смартфоны дешевле, а Explay почти не занимается доработкой смартфонов», — уверяют представители Highscreen.
«У каждого должен быть смартфон»
Тем не менее, переговоры с китайскими поставщиками — трудоёмкий процесс, который иногда растягивается на месяцы. Молодой бренд DNS (устройства продаются в одноименной сети магазинов) привез в Россию смартфоны ThL W11 Monkey King, но с важными изменениями. Например, клавиши «назад», «домой» и «опции» по заказу DNS пропечатаны гораздо отчетливее, добавлена поддержка быстрой зарядки, а вместо обычного защитного стекла используется Corning Gorilla Glass 3 толщиной 0,7 миллиметра. Последний пункт — самый любопытный: уплотненное стекло направлено на уменьшение брака, который по-прежнему встречается в азиатских смартфонах. Чтобы сократить количество возвратов, эффективнее провести переговоры и слегка увеличить стоимость каждого экземпляра, чем оформлять возвраты и проводить бесконечные экспертизы для тех, у кого в первый же день треснуло «оригинальное» стекло.
Иногда выход на российский рынок подразумевает путь от поставщика до самостоятельного бренда. Так было с SenseIt: раньше эта компания привозила «минифоны» для «Мегафона», а сейчас выпускает неубиваемые смартфоны и телефоны со своим логотипом. Абсолютно идентичных китайским среди них не найти: в SenseIt тщательно подходят к вопросам дизайна.
«Нужно, чтобы любой российский потребитель мог позволить себе смартфон», — уверяет Эдуард Ващенко, возглавляющий Explay. По его словам, самое важное для нового бренда — занять нишу, свободную от конкурентов. В 2010-м Explay первой сделала навигатор и с GPS, и с «Глонасс», затем (тоже в числе первых) открыла для россиян трехсимочные телефоны, а в марте 2014-го была пионером среди тех, кто по умолчанию установил на собственные смартфоны набор приложений «Яндекс.Кит». Правда, спустя 8 месяцев от него отказались из-за претензий Google, а в мае 2015-го проект «Кит» и вовсе заморозился.
«В нас никто не верил»
Самый резонансный и самый русский смартфон на рынке — YotaPhone 2 (см. обзор от ZOOM). Разработка первого гаджета с двумя экранами началась ещё в 2011 году: компания Yota Devices выбрала четыре важные характеристики (тонкий корпус, два дисплея, быстрый интернет, длительная работа без подзарядки), создала макет и приступила к поиску производителя. «С нами поначалу вообще никто не хотел говорить — никто в нас не верил, потому что мы были маленькой компанией с каким-то непонятным устройством», — вспоминает гендиректор Yota Devices Владислав Мартынов.
Заказ приняли только в Сучжоу: руководитель этого завода Яо Сяо Тун сделал ставку «Йотафон», как когда-то — на BlackBerry. Первое поколение YotaPhone вышло во многом экспериментальным, второе — зрелым и доработанным, но с завышенной ценой: в кризис люди не готовы отдавать 35–40 тысяч рублей за гаджет, на котором нет логотипа А-бренда. К концу мая этого года Yota Devices суммарно реализовала 144 тысячи смартфонов из 150 тысяч, которые относились к первой партии.
«Мировой рынок равнозначен для всех игроков, поэтому такие небольшие компании, как Yota Devices, оказываются в одном ряду с другими. А-бренды имеют и приоритетную поддержку от вендоров чипсетов/компонентов, и уже выстроенные каналы продаж, и понятный маркетинг», — рассуждает Евгений Козлов, ранее разрабатывавший смартфоны для Fly. Но Yota Devices не сдаётся. В планах — третье поколение YotaPhone и собственный планшет с дополнительным экраном на электронных чернилах.
Пять главных российских смартфонов
YotaPhone 2
Цена — 36 тысяч рублей
Сейчас на устройство регулярно приходят апдейты операционной системы: например, один из них серьёзно улучшил работу камеры. Главное удобство при использовании YotaPhone 2 — вспомогательный экран, при чтении с которого не устают глаза. Дополнительное преимущество — автономность: у тех, кто часто пользуется экономичным черно-белым дисплеем, смартфон живет без розетки гораздо дольше.
TeXet iX-maxi
Цена — 9-10 тысяч рублей
Откровенная копия iPhone 6, которую можно принять за оригинал, если смотреть на смартфон с другого конца вагона метро. Внешне всё похоже (нет только яблока на задней панели), но характеристики хромают: экран — qHD, процессор — китайский MediaTek, аккумулятор — на 5 часов разговора, операционная система — Android.
Зато оперативной памяти здесь столько же, сколько и в айфоне — 1 Гбайт. Впрочем, для ОС от Google гигабайта уже давно не хватает.
SenseIt R390+
Цена — 13 тысяч рублей
Этот смартфон можно спутать с рацией, но суровый дизайн необходим для полноценной защиты по стандарту IP68. Водонепроницаемый аппарат весит больше 200 граммов, работает на Android 4.2, снимает HD-видео и равнодушен к любым падениям.
Для тех, кто отправляется в далекие путешествия, предназначены второй слот для sim-карты и аккумулятор на 2400 мАч: такую ёмкость можно легко растянуть на двое суток.
Explay Tornado
Цена — 4,5 тысячи рублей
Яркий (пять цветов корпуса) антикризисный смартфон с поддержкой трёх (!) sim-карт, 4,5-дюймовым IPS-экраном (ppi — 218), четырёхъядерным чипом MediaTek и (к сожалению) 512 Мбайт оперативной памяти. 1550 мАч аккумулятора гарантируют один день работы, а разъём для карты памяти (своей тут 4 Гбайт) превращает бюджетный аппарат в медиацентр.
Основной плюс этого устройства — цена: Tornado стоит меньше 100 долларов, и это прекрасно.
Highscreen ICE 2
Дополнительный дисплей на задней панели по функциональности напоминает внешний экран раскладушки: там отображается время и сервисная информация (заряд, звонки, треки в плеере).
Материалы для изготовления мобильных устройств
За последние четыре года рынок радикально изменился. Очень сильно выросло качество дисплеев, увеличилась продолжительность работы от аккумулятора. На фоне использования OEM-производителями очень похожих платформ, выбор материалов для их устройств становится всё важнее. Почти все производители уже сталкивались с необходимостью кардинальной смены используемых материалов: в то время как рынок становится всё насыщенней, покупатели всё реже меняют свои мобильные устройства. И производителям приходится выдумывать различные ходы, чтобы стимулировать спрос. Зачастую это сводится к более тщательному подбору материалов для использования в экстерьере устройства.
Однако подобные усилия нередко уходят впустую. Просто многих пользователей мало заботит материал корпуса, особенно при условии использования чехла. Например, бытует мнение, что алюминий тяжелее, менее надёжен ухудшает качество связи по сравнению с поликарбонатом. Некоторые ссылаются на слишком сильный нагрев при интенсивной работе. При этом алюминий дороже, как утверждают некоторые производители. А уж если использовать стекло, то всем очевидно, что падения такой гаджет не перенесёт. И тут встаёт вопрос: почему производители до сих пор применяют разные непрактичные материалы?
На это нельзя ответить однозначно. При выборе материала необходимо учесть множество разных требований. И не существует единственного, самого лучшего варианта. Для большинства деталей, выбор ограничивается тремя материалами: пластиком, стеклом и металлом.
Пластик
Среди огромного разнообразия пластиков, поликарбонат является наиболее часто используемым при создании мобильных устройств. Он устойчив к ударам, относительно неплохо держит нагрев и невероятно гибок. Поликарбонат практически не является препятствием для распространения радиоволн. А поскольку ценовая конкуренция на рынке мобильных устройств усиливается, более низкая стоимость поликарбоната по сравнению с металлами и стеклом будет становиться всё более веским преимуществом.
Но есть у этого материала и недостатки. Поликарбонат обладает низкой теплопроводностью, то есть фактически он работает как термоизолятор. А это ведёт к снижению тактовых частот центральных и графических процессоров, чтобы предотвратить их перегрев. При этом металлические корпуса (алюминиевые и магниевые) прекрасно проводят тепло и выполняют роль радиатора. Похожая ситуация наблюдается и при сравнении поликарбоната со стеклом. Для сравнения, теплопроводность алюминия составляет 205 Ватт/м*К, магния — 156, однослойного стекла — 0,8, а у поликарбоната — 0,22. Иными словами, при прочих равных устройства в поликарбонатных корпусах приходится делать более медленными, по сравнению с аналогами в металлических и стеклянных корпусах.
Но и это не всё. Я упоминал о высокой гибкости поликарбоната. А это становится большим недостатком для смартфонов, которые стараются сделать как можно тоньше и компактнее. Металл и стекло обеспечивают куда большую механическую жёсткость на изгиб. Ведь в смартфонах даже задняя крышка выполняет различные функции: в частности, на неё зачастую крепится антенна, чтобы обеспечить поддержку всевозможных стандартов связи. Согнувшаяся от нагрузок крышка может повлиять на достаточно хрупкие контакты антенны, которые зачастую очень малы. До определённого предела они выдержат, но дальше контакт просто нарушится. В качестве примера можно привести модификацию Tegra 3 смартфона HTC One X. Её преследовал дефект: часто терялся Wi-Fi и Bluetooth из-за разрушения антенных контактов. Для решения проблемы производителю пришлось дополнительно усилить крышку, чтобы она не скручивалась от внешних нагрузок.
Металл
Многие превозносят металл как суперматериал для корпусов мобильных устройств. Однако зачастую люди ограничиваются внешним видом и тактильными ощущениями. Конечно, применительно к обсуждаемой теме речь идёт об алюминии. Магний тоже часто используется, но обычно для изготовления рамы.
У алюминиевых сплавов есть свои достоинства. В первую очередь, это высокая жёсткость. Благодаря этому внутренности гаджетов защищены в случае удара лучше, чем в поликарбонатном корпусе. Однако при цельноалюминиевом корпусе целесообразнее делать внешнюю антенну, чтобы улучшить характеристики сигнала.
Алюминиевые сплавы также лучше противостоят появлению царапин, чем поликарбонат. Но в гаджетах алюминий редко используется без анодирования. Оно бывает трёх типов, и лишь один из них имеет высокую стойкость к повреждениям. В остальных случаях анодированное покрытие не может похвастаться тем же и быстро покрывается царапинами. Также одним из важнейших преимуществ алюминия является высокая теплопроводность, что позволяет не экономить на тактовых частотах.
Но как и любой другой материал, алюминий не идеален для изготовления мобильных устройств. При отказе от внешней антенны приходится делать пластиковое/стеклянное радиопрозрачное «окно». Это означает, что устройство будет менее изотропичным при приёме сигнала. Даже если часть алюминиевого корпуса превратить во внешнюю антенну, рука человека, к ней прикасающаяся, будет вносить помехи. К тому же в этом случае гораздо сложнее обеспечить совместимость с различными частотами.
Если использовать несколько разных антенн и тюнеры ради создания полностью металлического корпуса, остаётся такой недостаток, как заметная разница в приёме сигнала. И эта разница зависит от текущей частоты.
Помимо проблем с сигналом, алюминий обладает меньшей устойчивостью к пластическим деформациям. И хотя внутренности защищены лучше, но внешний вид быстро портится из-за мелких вмятинок. Зато поликарбонат с большими шансами переживёт падение без повреждений. Алюминий также куда дороже, да ещё и требует больше времени и энергии на обработку, что выливается в приличную долю в цене готового изделия. И наконец, отличная теплопроводность алюминия выливается в слишком горячую поверхность устройства при высоких вычислительных нагрузках. Также на морозе держать поликарбонатный корпус в руку куда приятнее, чем алюминиевый.
Магний гораздо легче алюминия благодаря более низкой плотности. При этом магний меньше влияет на прохождение радиосигнала, обладая рядом преимуществ алюминия по сравнению со стеклом и поликарбонатом: высокой теплопроводностью, относительно высокой твёрдостью и несколько лучшей устойчивостью к появлению царапин. По всем показателям выходит, что магний лучше алюминия.
Однако от поставки магниевых корпусов на конвейер нас удерживает повышенная огнеопасность магния в кислородной среде, из-за чего литьё приходится проводить в вакуумных камерах. К тому же без обработки поверхности магний быстро коррозирует, что делает его не лучшим выбором при изготовлении корпуса, хотя он часто применяется при создании рамы изделия.
Стекло
Это самый твёрдый и царапиноустойчивый из всех трёх рассматриваемых нами материалов. Но и самый хрупкий, склонный к образованию осколков. Поэтому стекло переносит только пластическую деформацию. Алюмосиликатное стекло, больше известное под маркой Gorilla Glass, используется для изготовления корпусов чаще всего. По теплопроводности оно находится между алюминием и поликарбонатом. Стекло мало искажает радиосигнал, что позволяет использовать внутреннюю антенну. Однако главнейший недостаток — хрупкость, а также небезопасность для человека в случае разрушения. К тому же стекло накладывает большие ограничения на возможную форму корпуса. Поэтому такие устройства обычно невелики в размерах, а долю стекла в общем объёме материала корпуса стараются сделать поменьше.
Заключение
Конечно, инженеры стараются обойти врождённые недостатки всех рассмотренных материалов. В случае поликарбонатных корпусов используют магниевую раму, которая отводит тепло на стеклянный дисплей, который выступает в роли радиатора. Толщина стенок и разные виды пластика, металла и стекла могут существенно смягчить присущие им недостатки. Например, добавление АБС-пластика в поликарбонат значительно повышает твёрдость материала. Противоосколочная плёнка на стекле снижает опасность нанесения ранений человеку в случае разбиения. А достижения в антенностроении сводят на нет экранирующий эффект любого металла.
Но вопрос по прежнему остаётся — почему так важен выбор того или иного материала? Ответ заключается в промышленном дизайне. Мы постоянно прикасаемся к смартфонам и планшетам, держим их в руках. Большую часть времени мы смотрим на дисплей, но при этом постоянно имеем тактильный контакт с устройством. И то, как оно выглядит, каково на ощупь, какой оно формы, всё это имеет очень большое значение. Всегда лучше, когда устройство хорошо лежит в руке, приятно наощупь, красиво. Ненужные элементы портят внешний вид. Хороший дизайн очевиден и невиден. Только когда мы сталкиваемся с плохим дизайном, мы начинаем замечать хороший. Технологии могут сгладить недостатки материалов, но ничто не исправит плохой дизайн.
Второй причиной, почему выбору материалов уделяется большое внимание, являются такие важные для мобильных устройств параметры, как вес и габариты. Например, поликарбонатные корпуса зачастую приходится делать с более толстыми стенками, чтобы обеспечить необходимую жёсткость конструкции.
Пока всё это звучит субъективно, но когда рынок достигнет точки насыщения, выбор материалов и промышленный дизайн станут критически важными факторами. Впрочем, они уже ими стали.
Однако ситуация может измениться в связи с разработкой новых материалов и технологий. В частности, промышленная трёхмерная печать может помочь в создании новых конструкций корпусов. Представьте себе смартфон с очень тонкими стенками, лёгкий, но при этом словно сделанный из стали. Такое вполне возможно в будущем с помощью 3D-печати из композиционных материалов. Например, в виде сотовых панелей из смол, обладающих очень высокой механической жёсткостью:
Подобный принцип применяется при создании межконтинентальных и космических ракет, в которых очень тонкая внешняя оболочка выполняет роль несущей конструкции, каркаса.
Дальнейшая миниатюризация потребует создания гибких гаджетов. В частности, производители уже несколько лет экспериментируют с изготовлением подобных дисплеев. В качестве защитного стекла и материала для корпуса может быть использовано очень тонкое гибкое стекло, например, Willow Glass. Его разработала компания Corning, производитель Gorilla Glass.
Ещё одним кандидатом в материалы для корпусов гаджетов является графен. Впрочем, это такой специальный материал, о котором все говорят, которому находят миллионы применений, описывают его чудесные свойства, но на этом, обычно, всё заканчивается. Неизвестно, удастся ли наладить промышленное производство изделий из графена по приемлемой цене. Пока что всё его великолепие не выходит за пределы лабораторий.
Также можно упомянуть материал под названием Liquidmetal. Он обладает уникальной аморфной структурой, поэтому его ещё называют «металлостеклом». По своей прочности и эластичности он сравним с титаном, устойчив к коррозии. Ему можно придавать сложную форму без ухудшения прочностных характеристик. Поэтому многие прочат его на роль «материала будущего» для изготовления гаджетов.
Читайте также: