آیا میتوانید یک روز بدون تلفن همراه زندگی کنید؟ طبق نظرسنجی اخیری که توسط مجله تایم انجام شده، تا 84٪ از ساکنان آمریکا نمی‌توانند. باور کردنی نیست اما 20 سال پیش، به ندرت کسی تلفن همراه داشت اما اکنون تلفن همراه به چیزی بهتر تبدیل شده‌است - گوشی هوشمند. در سراسر جهان، بیش از یک میلیارد گوشی هوشمند در سال گذشته خریداری شده است.
در دهه 1950، برای انجام کارهایی که اکنون با یک گوشی هوشمند میتوانید انجام دهید، نیاز به یک مرکز کامپیوتر در یک طبقه کامل از ساختمان اداره مطبوعتان داشتید. حتی قدرت محاسباتی یک گوشی هوشمند ارزان قیمت امروزی، بیشتر از قدرت محاسباتی سیستم کامپیوتری ناسا برای ارسال انسان به ماه برای اولین بار است. شما به طور همزمان میتوانید در اینترنت بگردید، موسیقی گوش کنید و با دوستانتان پیام متنی ارسال کنید بازی کنید و ... آن هم با وسیله کوچکی که در کف دستتان جا می‌گیرد. جالب است بدانید که هیچ‌کدام از این‌ها بدون علم شیمی و مواد شیمیایی ممکن نبود.
شیمی در پشت پرده عملکرد گوشی های هوشمند: افشای عناصر
اگر به دنبال کشف رابطه شیمی با گوشی های هوشمند هستید، فقط به جدول تناوبی نگاه کنید. از 83 عنصر پایدار (غیررادیواکتیو)، حداقل 70 تای آن‌ها در گوشی‌های هوشمند وجود دارد! این برابر با 84٪ تمام عناصر پایدار است.
فلزات همان چیزی هستند که گوشی‌های هوشمند را "هوشمند" می‌کند. یک گوشی هوشمند میان رده ممکن است حاوی 62 نوع فلز مختلف باشد. یک گروه مهم از فلزات - فلزات واسطه در جدول تناوبی - در ساخت گوشی های هوشمند، نقش حیاتی ایفا می‌کنند (فلزاتی نظیر اسکندیم و ایتریم)؛ همچنین عناصر 57 تا 71 جدول تناوبی. عناصر 57 تا 71 به عنوان لانتانیدها شناخته می‌شوند، زیرا با عنصر لانتانوم شروع می‌شوند. لانتانیدها اغلب به عنوان اولین ردیف از دو ردیف آزاد که در پایین جدول دوره‌ای قرار دارند، ظاهر می‌شوند. اسکندیم و ایتریم نیز ویژگی‌های شیمیایی مشابه لانتانیدها دارند.
یک گوشی آیفون شامل هشت فلز خاکی نادر (لانتانوم، سریوم، پرازئودیمیوم، نئودمیوم، پرومتیوم، ساماریوم، یوروپیوم، گادولینیوم، تربیوم، دیسپروزیوم، هولمیوم، اربیوم، تولیوم، ایتربیوم، لیتیوم، اسکاندیوم و ایتربیوم ) مختلف است. اگر چند نوع گوشی هوشمند را بررسی کنید، میتوانید 16 تا از 17 فلز خاکی نادر را پیدا کنید. تنها چیزی که پیدا نخواهید کرد پرومتیوم است که رادیواکتیو است.
بسیاری از رنگ‌های قرمز، آبی و سبز شفاف که روی صفحه نمایش می‌بینید، به خاطر فلزات خاکی نادر است که همچنین در مدار گوشی و در بلندگوها استفاده می‌شوند. همچنین، گوشی شما بدون نئودیمیوم و دیسپرزیوم نمی‌تواند ویبره داشته باشد.
فلزات خاکی نادر نه تنها در گوشی‌های هوشمند بلکه در بسیاری از دستگاه‌های پیشرفته دیگر هم استفاده می‌شوند. آن‌ها در تلویزیون‌ها، کامپیوترها، لیزرها، موشک‌ها، لنزهای دوربین، لامپ‌های فلورسنت و تبدیل‌کننده‌های کاتالیتیک یافت می‌شوند. عناصر خاکی نادر در صنایع الکترونیک، ارتباطات و دفاعی به اندازه‌ای مهم هستند که وزارت انرژی ایالات متحده آن‌ها را "فلزات فناوری" نامیده است.
صفحه نمایش گوشی هوشمند
هنگامی که یک گوشی هوشمند خریداری می‌کنید، یکی از مهم‌ترین ویژگی‌هایی که افراد به دنبال آن هستند، کیفیت صفحه نمایش است. صفحه نمایش به شما امکان مشاهده تصاویر را می‌دهد.صفحه نمایش گوشی هوشمند به طور خاص طراحی شده است که بسیار مقاوم است.
این سختی در واقع نتیجه‌ی یک حادثه اتفاقی است. در سال 1952، یک شیمی‌دان در کارخانه شیشه‌سازی کورنینگ در حال تلاش برای گرم کردن نمونه‌ای از شیشه تا 600 درجه سانتیگراد در یک کوره بود که، به دلیل خرابی ترموستات آن کوره، تا 900 درجه سانتیگراد گرم شد. پس از باز کردن در، او خوشحال و شگفت‌زده بود که نمونه شیشه‌ای او یک ماده ذوب نشده نبود و به کوره هم آسیب نرسانده بود. وقتی با دستکش‌ها بیرون آوردش، از دستش رها شد (یک حادثه دیگر). اما به جای شکستن، تنها چند متری به آن طرف‌تر پرتاب شد!
به همین ترتیب، اولین شیشه‌سرامیک مصنوعی جهان به وجود آمد، ماده‌ای که ویژگی‌های بسیاری را با هر دو شیشه و سرامیک به اشتراک می‌گذارد. شیشه یک ماده جامد غیر بلوری است، زیرا از ساختار بلوری بی‌نظم است. مولکول‌ها در هر گونه ترتیبی نیستند، بلکه مانند یک مایع ترتیب شده‌اند، با این تفاوت که در محل قرارگیری منجمد شده‌اند. زیرا شیشه دارای صفحات اتم‌ها که می‌توانند از یکدیگر عبور کنند، نیست، راهی برای کاهش استرس وجود ندارد. استرس بیش از حد منجر به تشکیل یک ترک می‌شود و مولکول‌ها در سطح ترک جدا می‌شوند. همانطور که ترک رشد می‌کند، شدت استرس افزایش می‌یابد، اتصالات بیشتری شکسته می‌شوند و ترک گسترده می‌شود تا زمانی که شیشه شکسته شود.
سرامیک‌ها از این جهت بسیار نیرومند هستند که به شکل بلوری استند و اغلب به وسیله پیوندهای یونی بین یون‌های مثبت و منفی مشخص می‌شوند - حتی اگر ممکن است پیوندهای هم‌پیوندی نیز داشته باشند. وقتی بلورها شکل می‌گیرند، نیروی قوی جذب بین یون‌های مخالف در صفحات یونی باعث می‌شود که یک صفحه برای عبور از صفحه دیگر مشکلی پیش بیاید. بنابراین، سرامیک‌ها ستون‌های فشاری را مقاومت می‌کنند، اما ممکن است وقتی خم شوند شکسته شوند.
ترکیب شیشه و سرامیک ماده‌ای را تشکیل می‌دهد که مقاومت و قدرتی بیشتر از هر یک از مواد به تنهایی دارد. شیشه-سرامیکی توسط گرم کردن شیشه به طور بیش از حد تولید می‌شود، بنابراین بخشی از ساختار آن به مواد بلورین ریزدانه‌ای تبدیل می‌شود. شیشه‌سرامیک‌ها حداقل 50٪ بلوری هستند و در برخی موارد، بیش از 95٪ بلورین هستند.
این ماده شگفت‌انگیز شیشه‌سرامیک به قدرتی مقاوم به گرما است که در نوک‌های موشک‌های هدایت شونده ابرصوتی استفاده شده‌است. به دلیل موفقیت مواد شیشه‌سرامیک، شرکت کارخانه شیشه کورنینگ تلاش تحقیقاتی بزرگی را برای یافتن راه‌های تقویت شیشه شفاف معمولی به شدت آغاز کرد. تا سال 1962، کورنینگ نوعی بسیار قوی از شیشه‌ی شیمیایی تقویت شده را توسعه داده بود، متفاوت از هر چیزی که تاکنون دیده شده‌بود. این شیشه فوق‌قوی به مرور به صفحه نمایش تلفن‌های هوشمند تقریباً همه راه یافت. اینقدر قوی است که به نام شیشه گوریلا شناخته می‌شود. آزمایش‌های آزمایشگاهی نشان داده‌اند که شیشه گوریلا می‌تواند با 100٬000 پوند فشار در هر اینچ مربع مقاومت کند!
"شیشه گوریلا از اکسید سیلیسیوم و آلومینیوم - که همچنین شیشه‌ی آلومینوسیلیکات نامیده می‌شود - همراه با نیترات سدیم تشکیل شده‌است. اما شیشه گوریلا از طریق یک مرحله نهایی، که تقویت شیمیایی نام دارد، قوت خود را به دست می‌آورد. شیشه در یک حمام ذوبی از نمک پتاسیم، معمولاً نیترات پتاسیم، در 300 درجه سانتیگراد قرار می‌گیرد. چرا که یون‌های پتاسیم از یون‌های سدیم واکنشگرتر هستند، آن‌ها را جایگزین می‌کنند. اتم‌های پتاسیم بزرگتر از اتم‌های سدیم هستند و همین صورت برای یون‌ها نیز صادق است - یون‌های پتاسیم بسیار بزرگتر از یون‌های سدیم هستند. بنابراین، این یون‌های پتاسیم بیشتری از فضای موجود در شیشه را اشغال می‌کنند." (منبع)
فشار دادن یون‌های بزرگتر به فضاهای قبلی کوچک‌تر باعث فشردن شیشه می‌شود. این روند را با تصور این توصیف کنید: رکورد جهانی برای بیشترین تعداد افرادی که به یک خودروی فولکس‌واگن (که یک ماشین بسیار کوچک است) فشرده می‌شوند، 25 نفر است. احتمالاً این افراد افرادی کوچک هستند. اکنون تصور کنید که این 25 نفر با 25 بازیکن فوتبال آمریکایی جایگزین می‌شوند، هرکدام با وزنی 350 پوند. برای فشردن چنین افراد بزرگی در یک فضای بسیار کوچک نیاز به مقدار قابل توجهی فشار است. همانطور که فشار بر یون‌های بزرگتر اعمال می‌شود، شیشه فشرده می‌شود. شیشه فشرده بسیار قوی است. نتیجتاً به دلیل این فشردگی، زیادی انرژی الاستیکی ذخیره می‌شود.
پشت پنجره لمسی چه چیزی است؟
همانطور که هر کاربر گوشی هوشمند می‌داند، صفحه نمایش یک گوشی هوشمند بسیار بیشتر از یک قطعه شیشه مقاوم است. این یک صفحه نمایش است که به لمس شما پاسخ می‌دهد.
دو دسته اصلی از صفحات لمسی وجود دارد. اولین دسته از صفحات لمسی، صفحات لمسی مقاومتی نام دارند و می‌توانند با هر نوع مواد لمسی و هنوز هم کار کنند. مداد همچنین در صفحه نمایش لمسی مقاومتی کار می‌کند. این نوع صفحه نمایش بسیار مقاوم است و معمولاً در صنایع صنعتی یا محیط‌هایی که نیاز به صفحه نمایش مقاوم دارند، استفاده می‌شوند. به عنوان مثال، می‌توان آن‌ها را در ماشین‌های تراکتورها، در دستگاه‌های کنترل صنعتی، و حتی در سخت‌افزارهایی که در محیط‌های مرطوب کار می‌کنند، پیدا کرد.
دسته دوم صفحات لمسی، صفحات لمسی خازنی است. این نوع صفحه نمایش از الکترودها استفاده می‌کند که از پشت صفحه نمایش به دستگاه متصل می‌شوند. وقتی انگشت یا شیء دیگری روی صفحه نمایش قرار می‌گیرد، این امر موجب ایجاد الکتریسیته گردشی می‌شود. این الکتریسیته گردشی به عنوان یک "نشانگر" برای دستگاه عمل می‌کند. صفحات لمسی خازنی رایج‌ترین نوع صفحات لمسی در گوشی‌های هوشمند هستند. آن‌ها حساسیت بیشتری نسبت به صفحات لمسی مقاومتی دارند و بیشتر در گوشی‌های هوشمند مصرف می‌شوند. این صفحات لمسی عملکرد بهتری دارند و تجربه کاربری بهتری را ارائه می‌دهند.
*مسئولیت صحت و سُقم محتوای این پست برعهده‌ی سفارش‌دهنده است.*