Не только крылатый. Насколько практичен алюминий?

Многие начинают свой день с выключения будильника на смартфоне, а заканчивают его тем, что настраивают новый будильник на утро. То есть мы заканчиваем день с алюминием и начинаем день с алюминия, потому что до трети массы всех современных смартфонов составляет именно "крылатый металл". И речь не только о корпусе смартфона.

Производители носимой электроники всегда тяготели к металлическим устройствам. В этом они отвечали пожеланиям потребителей, потому что куда как приятнее ощущать металлический холодок в руках, чем тактильно нейтральный пластик. И одним из основоположников моды на алюминий стала компания Apple, всегда ставившая перед собой задачу максимального удовлетворения пожеланий потребителя.

Производители смартфонов любят делать акцент на том, что корпус устройства выполнен из алюминия. А почему именно из него и зачем? Корпус смартфона изготавливают в основном из алюминия серии 7000, фактически это сплав алюминия с цинком, некоторые производители смартфонов добавляют в семитысячную серию сплава магний, для ещё большей прочности материала. Благодаря цинку металл получает большую устойчивость к коррозии, а благодаря магнию становится более прочным. Из подобных же сплавов создают спортивные сверхлёгкие велосипеды, а из чуть более сложных сочетаний, в основе которых всё равно алюминий, создают уже самолёты.

Как алюминий оказался основным металлом для корпуса смартфона, в целом понятно, он надёжен, лёгок и зарекомендовал себя как предельно эффективный материал, пригодный для сверхточной обработки. В известном iPhone точность выточки деталей из алюминия составляет до 10 микрон, а сам алюминий поставляется идеальной чистоты. Единственный производитель АВЧ (алюминий высокой чистоты) в России — это компания "Русал", которая поставляет металл всему миру.

В самом "Русале", кстати, сообщают, что ориентируются на производство алюминия с так называемым низким углеродным следом. Почему это важно? Потому что все производители современной техники (и даже электромобилей) делают акцент на экологичности своей продукции. И Apple, и Samsung прилагают усилия для того, чтобы использовать материалы вторично, в том числе и алюминий. Алюминий с низким углеродным следом идеально подходит для вторичного использования и переработки и наносит меньше вреда окружающей среде.

Продолжая разговор об Apple и других производителях смартфонов, которым важно не только продать устройство, но и заботиться об окружающей среде, нельзя не заметить, что гении из Купертино внимательно следят за так называемым углеродным следом, который даёт алюминий при переработке. От модели к модели этот след сокращается всё больше, при производстве iPhone 7 он уже на 60% меньше, чем при производстве iPhone 6. Тут тоже уместно вспомнить про "Русал". Именно отечественный алюминий имеет крайне низкий углеродный след, вырабатывается во многом благодаря энергии ГЭС (на это тоже обращают внимание в Apple) и даёт ещё более низкий углеродный след при вторичной переработке.

Но использование алюминия в компонентах смартфона не ограничивается корпусом. Этот металл защищает не только "начинку" гаджета, но и бережёт его изнутри. Около года назад обладателей смартфонов шокировали огнеопасные ситуации с карманным компьютером. Тогда ряд устройств просто взрывались сами по себе. Точнее, перегревался аккумулятор, иногда до терминальной стадии. Почему это происходило? Потому что некоторые производители батарей в качестве сепараторов применяют пористую полимерную ленту.

Сепараторы разделяют электроды аккумулятора, чтобы они не соприкасались и, соответственно, не было замыкания. Иногда полимерные сепараторы деформировались и разрушались, что приводило к короткому замыканию электродов аккумулятора и, как следствие, к вздутию батареи и взрыву. В этом случае выручает алюминий, точнее, его химическая производная — окись алюминия (α-фаза), которая не препятствует перемещению ионов между электродами аккумулятора, не взаимодействует с электролитом и обеспечивает необходимый зазор между электродами аккумулятора в самых жёстких режимах работы.

Трудно представить, но алюминий играет роль и при создании дисплеев для современных смартфонов. Монокристалл окиси алюминия, из которого выращиваются специальные кристаллы — лейкосапфиры, применяется в качестве светодиодной основы "лица" смартфона и всего энергоэффективного освещения в промышленности и в быту.

Проще говоря, без алюминия не было бы того вау-эффекта, которого достиг Стив Джобс, представив первый сенсорный смартфон без кнопок. Теперь это уже стандарт, конечно, а тогда было почти чудом. Из этого же лейкосапфира изготавливают кроме дисплеев обтекатели ракет, детали аппаратов химической промышленности, светодиоды и полупроводниковые лазеры голубого и УФ-диапазона. На сапфировых подложках формируют различные гетероэпитаксиальные структуры для самой современной микроэлектроники под разные задачи.

Алюминий высокой чистоты используется и в самом сердце смартфонов, при печати их микросхем. Свойства окиси алюминия позволяют использовать "крылатый металл" для производства электрических конденсаторов.

Много ли в целом используется алюминия в производстве электроники? В масштабах общего использования алюминия во всех отраслях промышленности относительно немного. Но только относительно. Ежегодно только Samsung и Apple расходуют десятки тысяч тонн этого металла. Но это лидеры высокотехнологичной отрасли, эффективно расходующие каждую крупинку вещества. В год же в мире производится около миллиарда одних только смартфонов, если в дешёвых гаджетах всего несколько граммов алюминия, то в дорогих десятки грамм, и суммарно только смартфоны требуют миллионов тонн алюминия. А ведь есть ещё ноутбуки и другие устройства.

Вспомните, первые макбуки делали из пластика, а теперь они выполнены целиком из алюминия, и речь только о том, что вы видите снаружи. Корпуса некоторых моделей популярных лэптопов изготавливают даже из цельного куска алюминия. Свойства металла таковы, что ему можно придать любую форму или даже цвет. Серебристый блеск алюминия можно сменить на абсолютно любой анодированием — это, проще говоря, особый процесс нагревания металла.

В мировой истории уже был и бронзовый век, и каменный, и железный. Двадцатый век, пожалуй, можно уверенно называть нефтяным. Каким будет век XXI, в который мы вступили относительно недавно? Не исключено, что именно алюминиевым, потому что этот металл занимает в нашей жизни всё больше и больше места. И в целом это здорово.