iChemie: Smartphone zit vol chemisch vernuft

18-03-2014 Maar liefst vijf miljard exemplaren zijn er wereldwijd in gebruik. Een vijfde daarvan is een smartphone, zoals de iPhone. Van batterij tot beeldscherm, in mobiele telefoons vindt je chemie tot in de kleinste details.

Beschermend glas en scherm

Speciale glassoorten beschermen het display. Bekend is het ‘Gorilla GLass’, gemaakt van alkali-aluminiumsilicaten. Het is chemisch versterkt door onderdompelen in gesmolten kaliumzout, waarbij uitwisseling van natrium- en kalium-ionen plaatsvindt.

Het aanraakgevoelige scherm is een ultiem staaltje ‘chemietech'. Tot in de perfectie ontwikkelde dunne-laag-technologie zorgt voor contrastrijk beeld met briljante kleuren, gebaseerd op de lcd technologie. Nadeel daarvan is de noodzaak van achterliggende verlichting. Bij schermen van de nieuwe AMO LED-generatie is dat anders. Die bevatten dunne lagen met polymeren en speciale moleculen die zelf oplichten onder invloed van elektriciteit. Deze schermen zijn zuiniger en bieden een hoger contrast en nog diepere kleuren.

Behuizing

Legeringen van aluminium en magnesium omhullen de meeste duurdere smartphones. Polymeerchemici ontwikkelen kunststoffen voor het gros van de telefoons. Met name uit polycirbonaat, ABS (acrylonitril-butadieen-styreen) en combinaties daarvan. Dat gaat zo goed dat de plastics de eigenschappen van metaal benaderen. Behalve een lage prijs bieden ze meer designmogelijkheden.

Processor

Dit kloppend hart van iedere smartphone maakt een smartphone werkelijk smart. Hij wordt gefabriceerd in chipfabrieken die bol staan van de chemie. Zoals in de bijzondere lichtgevoelige polymeermaterialen voor de foto-resist lagen. Met behulp van licht veranderen die in maskers om patronen aan te brengen in silicium. Eén van de vele bewerkingstechnieken is etsen, het chemisch verwijderen van materiaal. Ook belangrijk is het aanbrengen van nieuwe materiaallagen, met speciale (elektro)chemische technieken.

Batterij

Voor de smartphone is de batterij cruciaal. Prestaties moeten omhoog en de omvang moet omlaag. Die batterijen ontwikkel je met state-of-the-art elektrochemie. Lithium is het belangrijkste element in batterijen. Het combineert een laag gewicht met hoge elektrochemische activiteit. Je vindt het in lithium-ion- en lithium-polymeer batterijen. Wel moet de oplaadtijd nog omlaag. Grafeen is één van de nieuwe materialen die misschien in de batterij van de toekomst te vinden zijn.

Microfoon, luidspreker en tril-unit

Deze componenten zetten beweging om in elektriciteit, of andersom. Het zijn micro-elektro mechanische systemen, gemaakt met technologie die lijkt op die van de productie van de processor. Chemie is noodzakelijk voor de processtappen die materiaal aanbrengen en verwijderen. Zo ontstaat bijvoorbeeld voor de microfoon een membraan dat kleiner is dan een speldenknop. Piezo- elektrische materialen zetten de geluidstrillingen direct om in elektrische signalen. In de luidspreker en de vibratie-unit zijn ook sterke magneetjes te vinden uit legeringen met bijvoorbeeld het element neodymium.

Bekijk het hele artikel

Bron: Chemiemagazine januari 2014, Harm Ikink

Downloads

Eerder door u bekeken

Contact NEN Chemie & Materialen

Heeft u vragen over een van de onderwerpen? Neemt u dan contact op met het secretariaat:

(015) 2 690 165

chemistry@nen.nl