瞭解智慧手機用關鍵金屬
智慧手機是具有獨立的作業系統,獨立的執行空間,可以由使用者自行安裝軟體、遊戲、導航等第三方服務商提供的裝置,並可以透過移動通訊網路來實現無線網路接入的手機型別的總稱。
世界上第一款智慧手機是IBM公司於1993年推出的Simon,它也是世界上第一款使用觸控式螢幕的智慧手機。2008年7月11日,蘋果公司推出iPhone 3G,自此,智慧手機的發展開啟了新的時代。
在這個日漸互聯的世界,智慧手機已經成為我們生活不可缺少的一部分。全球超過60%的人口已經擁有一部手機,智慧手機普及率在發展中國家持續上升。
每種型號的手機都有自己的零件組合,這些零件由各種材質構成,週期表上大約80%的元素都會應用其中。受到資源稀缺性、地緣政治問題以及其他因素影響,生產這些裝置所需的部分關鍵金屬被認為面臨供應風險。
觸控式螢幕
螢幕由多層玻璃和塑膠組成,表層覆蓋一層叫做銦的高導透明金屬。當我們觸控式螢幕幕時,手指作為一種電導體給予螢幕壓力後形成電流,改變了這個位置的電荷,銦做出反應。裝置把這個電荷當作一次“觸控事件”。
銦
銦作為一種分散元素,在地殼中的分佈量非常低(僅為0. 056×10-6%,Rudnick and Gao,2014)。它的富礦還沒有發現過,只是在鋅和其他一些金屬礦中作為雜質存在,因此它被列入稀有金屬。世界上銦產量的90%來自鉛鋅冶煉廠的副產物。
顯示屏
智慧手機顯示屏在液晶顯示器上顯示影象,與大多數電視和電腦顯示器一樣,手機液晶顯示器使用電流來調整每個畫素的顏色。鑭、鐠、銪、釓、鋱、鏑等稀土元素被用來在螢幕上顯色。
鑭
鑭位居稀土元素之首,在地殼中的含量為1.83×10-3%,佔稀土總丰度的14.1%,僅次於鈰和釹, 且在我國儲量豐富。
鐠
鐠在地殼中的含量約為5.53×10-4%,主要存在於獨居石和氟碳鈰礦中,核裂變產物中也含有鐠。
銪
銪在地殼中的含量為1.06×10-4%,是最稀有的稀土元素之一,主要存在於獨居石和氟碳鈰礦中,很少量地存在於獨居石中。
釓
釓在地殼中的含量為6.36×10-4%,主要存在於獨居石和氟碳鈰礦中。
鋱
含磷的鈰釷砂和矽鈹釔礦石中含有少量鋱,在獨居石砂中,鋱常與其它稀土元素共存,其中鋱的含量一般為 0.03%。鋱的其他來源是磷礦和赤鐵礦,兩者都是含 1%鋱的氧化物混合物,同時還包括含 0.04%鋱的獨居石砂。
鏑
鏑在地殼中的含量為4.5×10-4%,主要存在於獨居石和氟碳鈰礦中,核裂變產物中也含有鏑。
▲稀土丰度
電子元件
智慧手機採用多天線系統,例如藍芽、GPS 和 WiFi。這些天線系統之間的距離通常很小以至於很難實現完美的效能,這種情況下需要由稀有、堅硬、藍灰色金屬鉭製成的電容器用於濾波和頻率調諧。此外,鎳用於電容器和手機電氣連線;另一種銀色金屬鎵用於半導體。
鉭
鉭是稀有金屬,在地殼中含量為2×10-4%,主要存在於鉭鐵礦中,同鈮共生。
鎳
鎳在地球中的含量約為3%,僅次於鐵、氧、矽、鎂而居第五位,是地球上儲量豐富的一種有色金屬。世界鎳儲量約為4.7億噸,包括硫化礦和氧化礦(紅土鎳礦)兩大類。
鎵
鎵在地殼中佔總量的1.5×10-3%。它的分佈很廣泛,以硫鎵銅礦(CuGaS2)形式存在,不過很稀少;此外,鎵是閃鋅礦、黃鐵礦、礬土、鍺石工業處理過程中的副產品,時下世界90%以上的原生鎵都是在生產氧化鋁過程中提取的。
外殼
用來製作手機殼的材料有很多,比如塑膠、鋁、碳纖維,甚至還有黃金。通常,外殼含有鎳以減少電磁干擾 (EMI) 和鎂合金用於電磁干擾的遮蔽。
電池
目前的手機電池主要為鋰離子電池。涉及金屬有鋰、鎳、鈷、錳等。
鋰
根據美國地質調查局USGS資料,截至2020 年末,全球鋰資源量約 8600 萬噸,其中南美"鋰三角"地區的鋰資源量之和約佔全球鋰資源總量的近60%,我國鋰資源儲量約佔全球鋰資源儲量的 6%。
鈷
鈷在地殼中含量為 0.001%,90%以上鈷資源成分散狀態,基本沒有單獨的鈷礦物,常與鐵、銅和鎳等元素伴生。根據USGS資料顯示,全球鈷資源量在 2010 年以來,總體維持在 700 萬噸(金屬量)左右,剛果(金)鈷資源儲量佔比 50%左右。
錳
錳元素在地殼中平均含量約為0.1%。統計資料顯示,2019年全球陸地錳礦石儲量為8.1億噸,其中南非、烏克蘭、巴西和澳大利亞4個國家的錳礦儲量佔全球錳礦總儲量的75%以上,中國錳礦資源儲量較少,僅佔全球總儲量的6.67%。此外,大洋底部還以現代錳結核的方式蘊藏了約3億噸錳資源,但由於技術原因暫未大量開採。
麥克風、揚聲器、振動裝置
鎳用於麥克風振膜(響應聲波而振動);包含稀土釹、鐠、釓的合金用於揚聲器和麥克風中的磁鐵;釹、鋱、鏑用於振動裝置。
釹
釹在自然界中存量豐富 , 其地殼中丰度僅次於鈰 , 居稀土元素中第二位,在自然界釹主要以氧化物、硝酸鹽、氯化物等化合物的形式存在。據報道測算,我國的釹資源非常豐富,約為680萬噸(Nd2O3計)。