你能持续一整天不用手机吗？根据《时代》杂志最近进行的一项民意调查，多达84％的美国居民无法这样做。很难相信20年前，几乎没有人拥有手机。现在，手机已发展成为更强更好的产品——智能手机。在世界范围内，超过的十亿只的智能手机，是在去年购买的。如果您拥有智能手机，您可能会意识到，在一两年内它就会过时，因为智能手机一直在变得越来越智能。在年代，您可能需要在办公大楼的整个楼层上放置一整台计算机，才能完成当今使用一部智能手机所能完成的工作。即使是低端智能手机，其计算能力也比美国国家航空航天局（NASA）当年用来将人登上月球的计算机系统强大。令人惊奇的是，您可以上网，听音乐，并用适合您手掌的东西给朋友发短信。所有的这一切，没有化学反应，都是不可能的，并且每次使用智能手机时，您都将化学反应付诸实践。化学反应界面智能手机化学如果您想知道智能手机与化学物质有什么关系，请查看元素周期表。在83种稳定（非放射性）元素中，至少有70种可以在智能手机中找到！也就是所有稳定元素的84％。金属是使智能手机如此“智能”的最主要的原因之一。一个普通的智能手机可能包含多达62种不同类型的金属。一种地壳含量相当稀少的金属（稀土金属）起着至关重要的作用。这些稀土金属包括钪Sc和钇Y，以及元素57-71。元素57–71被称为镧系元素，因为它们始于元素镧La。镧系元素通常表现为位于元素周期表底部的两个独立行中的第一行。钪Sc和钇Y包括在稀土金属中，因为它们的化学性质与镧系元素相似。一部iPhone至少包含八种不同的稀土金属。如果您检查几种智能手机，就会发现17种稀土金属中的16种。唯一找不到的是钷，元素符号为Pm，它是放射性的。稀土矿石您在屏幕上看到的许多鲜艳的红色、蓝色和绿色就是由于稀土金属引起的，稀土金属还用于电话电路和扬声器中。另外没有钕，手机将无法振动。稀土金属不仅用于智能手机，而且还用于许多其他高科技设备。它们存在于电视、计算机、激光器、导弹、照相机镜头、荧光灯灯泡和催化转化器中。稀土元素在电子、通信和国防工业中是如此重要，以至于美国能源部将其称为“技术金属”。智能手机的显示屏购买智能手机时，人们寻找的最重要的功能就是显示屏。屏幕上您可以查看手机的显示。如果您不小心跌落手机时没有损坏屏幕，是因为智能手机的屏幕设计越来越坚固。这种韧性实际上是意外事故的结果。年，康宁玻璃厂的一名化学家试图将玻璃样品在熔炉中加热到°C，当时他不知道，恒温器故障导致玻璃样品被加热到°C。打开门后，他很高兴，也很惊讶，发现自己的玻璃样品不是一堆熔化的黏糊糊，并且没有破坏熔炉。当他用钳子把它拿出来时，激动的他，把它掉在了地板上，这又是另一起事故。但是它并没有破裂，反而反弹了！因此诞生了世界上第一个合成玻璃陶瓷，这种材料与玻璃和陶瓷都具有许多特性。玻璃是非晶态固体，因为它缺乏晶体结构（图1（a））。这些分子没有任何顺序，而是排列得更像液体，但是它们被冻结在适当的位置。由于玻璃不包含可以相互滑过的原子平面，因此无法缓解压力。应力过大会形成裂纹，并且裂纹表面上的分子会分离。随着裂纹的增长，应力的强度增加，更多的键断裂，裂纹扩展直至玻璃破裂。图1.（a）由二氧化硅（玻璃）制成的非晶态固体和（b）二氧化硅（陶瓷）晶体的化学结构比较另一方面，陶瓷往往是结晶的（图1（b）），它们的特征通常在于正负离子之间的离子键，即使它们也可以包含共价键。当它们形成晶体时，离子平面中相反电荷的离子之间的强大吸引力使一个平面难以滑过另一个平面。因此，陶瓷易碎。它们抗压缩，但弯曲时会破裂。玻璃和陶瓷的结合形成了一种比每种材料本身更坚韧的材料。玻璃陶瓷是通过使玻璃过热而形成的，因此其结构的一部分转变为细晶粒的结晶材料。玻璃陶瓷的结晶度至少为50％，在某些情况下，它们的结晶度大于95％。这种玻璃陶瓷材料具有极高的耐热性，因此已被用于军方使用的超音速制导导弹的鼻锥。由于玻璃陶瓷材料的成功，康宁玻璃厂公司进行了大量的研究工作，以寻找使普通透明玻璃与玻璃陶瓷产品一样坚固的方法。到年，康宁开发了一种非常坚固的化学强化玻璃，与以前从未见过的任何一种不同。这种超强玻璃最终将进入几乎所有智能手机屏幕。它是如此强大，以大猩猩玻璃为名。实验室测试表明，大猩猩玻璃每平方英寸可以承受,磅的压力！大猩猩玻璃由硅和铝的氧化物（也称为铝硅酸盐玻璃）以及钠离子组成（图2）。图2.用于智能手机显示屏的大猩猩玻璃是一种通过添加钾离子（代替较小的钠离子）而得到增强的玻璃。（注意：此图仅用于说明目的。）但是大猩猩玻璃通过最后一步获得了巨大的力量，在这一步骤中，化学强化了玻璃。将玻璃放入°C的钾盐（通常为硝酸钾）熔融浴中。因为钾离子比钠离子更具反应性，所以它们取代钠离子钾原子比钠原子大，并且离子也是如此，钾离子比钠离子大得多。因此，这些钾离子比钠离子在玻璃中占据更多的空间。将较大的离子塞满以前由较小的离子占据的空间会导致玻璃压缩。考虑一下这样的比喻以可视化该过程：挤进一辆大众甲壳虫（仅一辆很小的汽车）的大多数人的世界纪录是25。这些人很可能是小人物。现在，想象一下用25个国家橄榄球联盟的后卫替换这25个矮人，每个后卫的体重为磅。要将如此庞大的人员挤入如此小的空间，将需要相当大的压力。压缩将始终尝试使事情变小。同样，随着较大的钾离子相互推动，玻璃被压缩。压缩玻璃非常坚固。这种压缩的结果是，玻璃中存储了许多弹性势能，就像在压缩弹簧中可能会发现的那样。触摸屏后面是什么？每个智能手机用户都知道，智能手机上的屏幕不仅仅是一块坚韧的玻璃。这是一个响应您的触摸的屏幕（简称为触摸屏），可以使您与手机建立个人连接。触摸屏有两个基本类别。第一类触摸屏称为电阻式触摸屏，可以用任何类型的材料进行触摸，并且它们仍将起作用。铅笔和手指一样好用。即使戴着手套也可以激活屏幕。电阻式触摸屏可在自动柜员机（ATM）和商店的结帐柜台找到，您可以在此处在显示屏上签名购买信用的名称。电阻式触摸屏电阻式触摸屏由表面下的两层导电材料薄层组成。按下电阻式触摸屏时，它会物理地凹进去，导致两层接触，从而完成电路并改变接触点的电流。该软件可以识别这些坐标处的电流变化，并执行与该点相对应的动作。电阻式触摸屏也称为压敏屏。一次只能按下一个按钮。如果一次按下两个或更多按钮，屏幕将不响应。图3.当手指在电阻式触摸屏上按下时，顶部和底部电阻电路层相互挤压，从而导致两个透明金属涂层（左右）接触。这会导致接触点电流的变化，从而使智能手机中的控制器可以确定接触点的位置。智能手机使用第二类基本触摸屏，即电容式触摸屏，其本质上是电子的。电容器是任何可以储电的设备。电容式触摸屏当手指在电容式触摸屏上按下时，很小的电荷会转移到手指上，从而在屏幕的该点产生电压降。智能手机中的控制器处理此电压降的位置并命令采取适当的措施。玻璃是绝缘体，不导电。即使玻璃中包含离子，它们也会被锁定在适当的位置，从而阻止电流流过。因此，玻璃屏幕必须涂有一层透明的导电物质（通常是氧化铟锡）透明层，该层以纵横交错的细条布局以形成网格图案。该导电栅极充当电容器，存储非常小的电荷。当您触摸屏幕时，这些存储的电荷中的一小部分会进入您的手指-不足以感觉到，但足以使屏幕检测到。当该电荷离开屏幕并进入手指时，屏幕会记录一个电压降，该电压降的位置由软件处理，命令执行结果操作。因为皮肤是导电体，所以这小部分电流会进入您的手指，主要是由于指尖上的盐和水分结合在一起，形成了离子溶液。每次使用手机上的触摸屏时，都会有少量电流流过，因此实际上您的身体已成为电路的一部分。AppleiPhone11Pro(A)GB暗夜绿色移动联通电信4G手机双卡双待京东好评率96%无理由退换京东配送旗舰店￥购买已下架当然，这些电流的驱动，离不开电源板。而手机电池里的奇妙的化学变化，一旦停摆，后果是什么？由于版面有限，化学者不再赘述。智能手机技术的发展令人眼花缭乱。现在，您可以使用智能手机检查血糖，调整房屋里空调器并启动汽车。二十年前，没有人想到有一天人们用手机拍摄的照片会比使用独立相机拍摄的照片效果好得多。无论谁猜测接下来会发生什么，都将得益于化学和创新的交叉，而可能性是无限的。
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