آيفون السيراميكي: كل ما تحتاج إلى معرفته عن هواتف آيفون المستقبلية

هل شعرت يومًا بالدهشة عندما يقول شخص ما سيراميك الزركونيا ما هو مستقبل آيفون؟ يجب أن يكون مستخدمو آيفون من آبل على دراية بهذا التطور الأخير. نعم، آيفون مُستعدٌّ لخوض هذا التحول الجديد نحو الأفضل. دعونا نستكشف كيف يُساهم الزركونيا في التأثير على مستقبل تصميم آيفون.

نظرة سريعة على المحتوى

1. هل الزركونيا سيراميك؟ خصائص الزركونيا
2. الزركونيا مقابل أكسيد الألومنيوم
3. خصائص سيراميك الزركونيا
4. شركة آبل تستخدم سيراميك الزركونيا
5. خلاصة القول

هل الزركونيا سيراميك؟ خصائص الزركونيا

لماذا هو مادة الزركونيا يُفضَّل استخدام الزركونيا على أنواع السيراميك الأخرى في تصنيع هواتف آيفون. قبل الخوض في الموضوع، دعونا نتعمق أكثر في دراسة الزركونيا، المادة المُختارة.

زركونيا، ZrO2 الزركونيا مادة سيراميكية تقنية موجودة في صورة مارتنسيت. وهذا أحد الأسباب الرئيسية لقدرتها على امتصاص قدر جيد من الإجهاد. بشكل عام، تتفوق مادة الزركونيا على السيراميك الشائع مثل الألومينا، وALN، وكربيد البورون، وغيرها. منذ اختراعها في القرن الثامن عشر، برزت الزركونيا كعنصر أساسي في صناعة السيراميك التقني.

من بين جميع السيراميك المتقدم المتوفر تجارياً اليوم، يعتبر الزركونيا هو الذي يوفر أعلى قدر من المتانة في مقاومة الكسر. أكسيد الزركونيا تتميز أيضًا بقوة ميكانيكية فائقة في درجة حرارة الغرفة. كما أنها مقاومة للتآكل، لذا تُستخدم في التطبيقات التي تتطلب الدقة والأداء.

الزركونيا مقابل أكسيد الألومنيوم

أحد أهم الفروقات الرئيسية بين الألومينا والزركونيا هو تركيبهما نفسه. يتكون الألومينا من أكسيد الألومنيوم والزركونيا، ثاني أكسيد الزركونيوم. الألومينا أكسيد مستقر، بينما يخضع الزركونيا لانتقال طوري، مما يجعله خيارًا مثاليًا في العديد من التطبيقات. فيما يلي بعض الاختلافات الرئيسية الأخرى.

• الألومينا أصلب من الزركونيا على مقياس موس، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات الأكثر عرضة للتآكل والتلف. على العكس، تتميز الزركونيا بصلابة ومقاومة جيدة للكسر.
• تتمتع الزركونيا عمومًا بدرجة حرارة انصهار عالية مقارنة بالألومينا مما يميزها بأنها مناسبة للتطبيقات ذات درجات الحرارة المرتفعة.
• تتميز الألومينا بأداء أفضل كموصل حراري وعازل كهربائي مقارنةً بالزركونيا. ولأسباب اقتصادية، عادةً ما تكون تكلفة إنتاج الألومينا أقل من الزركونيا.

خصائص سيراميك الزركونيا

الآن حان الوقت للتنقل عبر ملخص موجز للخصائص الرئيسية لـ أكسيد الزركونيا.

الخصائص الفيزيائية

يبدو الزركونيا أبيض اللون ما لم تُضاف إليه بعض الإضافات. كما يمكن أن يظهر بألوان صفراء ورمادية. كثافة مادة الزركونيا تبلغ كثافة السيراميك التقني حوالي 5.7 إلى 6.1 جم/سم3 مما يجعله واحدًا من أكثر أنواع السيراميك التقني كثافة. هياكل بلورات الزركونيا ربما تكون هناك ثلاثة أنواع، مثل رباعي الزوايا، وأحادي الميل، ومكعب. ومن بينها، عند النظر إلى الاستخدامات الهندسية، يُفضّل استخدام رباعي الزوايا، بالإضافة إلى الزركونيا المكعبة، تطبيقات أكثر.

غالبًا ما يحتاج الزركونيا إلى التثبيت باستخدام الإيتريا والسيرا، إلخ، للحد من تحوله البنيوي تحت تأثير الحرارة. والآن، بالحديث عن التفاعل، أكسيد الزركونيا غير قابلة للذوبان في الماء والأحماض وهي خاملة في الطبيعة.

الخصائص الميكانيكية

غالبًا ما تُفضّل الخصائص الميكانيكية على غيرها من الخصائص لضمان التطبيق الأمثل. تتميز الزركونيا بمختلف أشكالها بثباتها الميكانيكي. على سبيل المثال، تتميز الزركونيا المُثبّتة باليتريا بقيمة مقاومة كسر تتراوح بين 7 و10 ميجا باسكال (0.5). وبالطبع، لم يظهر أي سيراميك تقني يتفوق على هذه القيمة.

قوة الانحناء سيراميك الزركونيا يصل إلى 1000 ميجا باسكال. الآن دعونا نتحدث عن مقياس صلابة الزركونيا. صلابة الزركونيا وفقًا لقيمة فيكرز، فهي أكبر من أو تساوي ١١ جيجاباسكال. هذا يجعلها مثالية للاستخدام كأدوات قطع وكاشطات.

الخصائص الكهربائية والحرارية لأكسيد الزركونيا

عندما يتعلق الأمر بالاستقرار الحراري والكهربائي سيراميك الزركونياإنه أمرٌ مثيرٌ للإعجاب. الزركونيا عازلٌ كهربائيٌّ وذو ذوبان. نقطة ZrO2 تبلغ درجة الحرارة 2700 درجة مئوية. وهذا يُظهر مرونتها واستقرارها عند درجات حرارة تشغيل أعلى. مع ذلك، فإن الموصلية الحرارية لزركونيا (ZrO2) منخفضة.

الموصلية الحرارية للزركونيا تبلغ كفاءته حوالي ٢-٣ واط/مك. يعمل الزركونيا بكفاءة كطلاء عازل حراري في التطبيقات الهندسية والفضائية. معامل التمدد الحراري للزركونيا حوالي ١٠ (١٠-٦ / درجة مئوية).

الخصائص الكيميائية

مقاومة التآكل هي خاصية مهمة أخرى تقيس مدى ملاءمة السيراميك للتطبيقات التي تتضمن تفاعلات مادية. زركونيا، ZrO2 عادةً ما يكون خاملاً. لذا، عند وضعه بالقرب من مكونات أخرى، لا يتحلل. يتميز الزركونيا بثباته في البيئات المؤكسدة حتى 1000 درجة مئوية.

شركة آبل تستخدم سيراميك الزركونيا

الآن نأتي إلى Apple باستخدام سيراميك الزركونيابالطبع، الوصف أعلاه للخصائص واضح بذاته. ولكن لمزيد من التوضيح، دعونا نذكر كل خاصية مهمة. من أهم الأسباب التي تجعل الزركونيا مفضلة هي القوة والتوصيل الحراري (أو تبديد الحرارة). ومن الأسباب الأخرى: مرور الإشارة الجيد والاستقرار الميكانيكي.

عيوب مواصفات مادة الآيفون

منذ إطلاق آيفون 5، تخلت آبل عن استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ، وانتقلت إلى استخدام الألومنيوم المؤكسد الذي ضمن لها نسخة أنحف. كان المنتج النهائي رائعاً، أنيقاً، عصرياً، وغنياً بالألوان. ولكن مع وجود الألومينا، لم تعد آبل متعددة الاستخدامات.

في ظل الوضع الحالي، تستكشف شركة آبل تقنية CNC المصنوعة من الألومنيوم. وبطبيعة الحال، أدى دمج المزيد من مكونات العمليات داخل النظام إلى مشاكل أخرى. وبما أن الألومنيوم قد وصل بالفعل إلى حد قوة الانحناء، فقد أدى دمج المزيد من المعالجات إلى انخفاض الأداء.

مع مواصفات المواد الحالية، واجهت آبل مشاكل في تبديد الحرارة وتلف المواد. وهذا ما دفع آبل إلى البحث عن مادة جديدة، مثل الزركونيا، لتُدخل السوق بتميز وأداء جيد.

استمرار الابتكار من شركة أبل

استخدام زركونيا، ZrO2 سيستفيد iPhone بشكل كبير. فهو يوفر مزايا أكثر بكثير من المواد التقليدية كالألومنيوم. ولأنه مادة ممتازة، يضمن الزركونيا مقاومة فائقة للخدش، بالإضافة إلى توصيل حراري جيد، ومتانة ميكانيكية، ونقل إشارة جيدة.

بالطبع، قد يطلق البعض الحجة القائلة بأن مادة الزركونيا قد ترتفع تكلفة الإنتاج. ومع ذلك، يُظهر تحليل واقعي أن تكلفة إنتاج هاتف iPhone 7 الحالي بهيكل من الألومنيوم أعلى مقارنةً بمادة الزركونيا.

هل يتلاشى الزركونيا مع مرور الوقت؟

مثل زركونيا يمثل دخولها إلى سوق أجهزة iPhone والأجهزة القابلة للارتداء من Apple، تشطيب السطح هذا أمرٌ جديرٌ بالنقاش. هل تتلاشى المادة أو تتآكل مع مرور الوقت؟ لنرَ الآن موقف آبل من هذه المسألة.

سيراميك الزركونيا ستُضفي Apple مظهرًا غير لامع على أجهزة Apple. وتستكشف الشركة حاليًا تركيبةً نسيجيةً تجعلها مقاومةً للتآكل. ومن ناحية أخرى، يجب أن تضمن المادة سهولة التنظيف.

هناك احتمال كبير أيضًا أن تتخلى آبل عن مكوناتها الشبيهة بالزجاج المقوى وتستبدلها بالسيراميك. مع ذلك، قد تتوفر هذه الميزة في هواتف آبل الراقية أو طرازات Pro وPro Max. وبالطبع، لا يخلو آيفون من السيراميك.  آيفون 12 و آيفون 13 يأتي كلا الهاتفين مع شاشات درع السيراميك التي توفر مقاومة للسقوط بمقدار 4 مرات.

خلاصة القول

استخدام سيراميك الزركونيا يتميز هاتف آيفون من آبل بالعديد من المزايا مقارنةً بمادة الألومينا التقليدية. من حيث قوة الإشارة، ومقاومة التآكل، والتوصيل الحراري، والخصائص الميكانيكية مادة الزركونيا المستقرة متفوقة. كما أن إدخال الزركونيا في أجهزة iPhone منحها رؤية شاملة جديدة واختراقًا فريدًا للسوق.