آيفون 17 برو: إطار الألومنيوم مقابل إطار التيتانيوم، أيهما أفضل؟

أصدرت Apple مؤخرًا هاتف iPhone 17 Pro، وبالطبع، كما هو الحال دائمًا، أثار إطلاقه عاصفة من النقاشات على شبكة الإنترنت. أحد أكثر المواضيع التي أثارت جدلاً من قبل المعجبين والمشترين على حد سواء هو تغيير المواد على الهيكل الخارجي: لقد انتقلت Apple من سبيكة التيتانيوم في iPhone 15 Pro إلى الألومنيوم مرة أخرى على الإطار. بالنسبة للمستخدمين العاديين، قد يبدو هذا الأمر تفصيلاً بسيطاً، ولكن بالنسبة للمهندسين وعلماء المواد والمستهلكين الذين يهتمون بالمتانة والوزن وتجربة اللمس، فإن هذا التحول يحمل آثاراً كبيرة.

1. الألومنيوم مقابل التيتانيوم: خصائص المواد الأساسية

يُعتبركل من الألومنيوم (Al) والتيتانيوم (Ti) على نطاق واسع "معدن خفيف الوزن"، لكن خصائصهما مختلفة تمامًا. يتطلب فهم هذه الاختلافات النظر إلى الكثافة والقوة ومقاومة التآكل والتكلفة.

-الكثافة: تبلغ كثافة الألومنيوم حوالي 2.70 جم/سم مكعب، بينما تبلغ كثافة التيتانيوم حوالي 4.50 جم/سم مكعب. هذا يعني أنه بالنسبة للحجم نفسه، فإن التيتانيوم أكثر كثافة من الألومنيوم بحوالي 66%. من من منظور عملي، سيبدو إطار الهاتف المصنوع من التيتانيوم أثقل بكثير مقارنةً بإطار الهاتف المصنوع من الألمنيوم، كما أنه يولّد إحساساً متميزاً لكنه يفتقر إلى قابلية الحمل.

-القوة: تتمتّع سبائك التيتانيوم مثل Ti-6Al-4V بقوة شدّ تبلغ حوالي 900 ميجا باسكال، في حين أن سبائك الألمنيوم عالية الجودة مثل الألمنيوم من سلسلة 7000 لديها قوة شدّ تتراوح بين 500 و600 ميجا باسكال. على الرغم من إمكانية طلاء الألومنيوم بأكسيد الألومنيوم لتعزيز صلابة السطح، إلا أن التيتانيوم أقوى وأكثر مقاومة للتشوه الإجهادي بطبيعته.

- معامل المرونة: يتميّز التيتانيوم بمعامل مرونة يتراوح بين 105 و120 جيجا باسكال، في حين يبلغ معامل مرونة الألومنيوم 69 جيجا باسكال. يعني المعامل المرن الأعلى أن التيتانيوم أكثر صلابة وأقل عرضة للانحناء، وهو ما يُعد ميزة إضافية في الأجهزة المعرضة للضغط أو الصدمات.

- مقاومة التآكل: كلتا المادتين مقاومتان للتآكل، لكن التيتانيوم يحتوي أيضاً على طبقة أكسيد واقية سميكة طبيعية (TiO₂) مقاومة للأكسدة حتى في أقسى البيئات، مثل المياه المالحة. أما الألومنيوم فيشكل طبقة أكسيد (Al₂O₃O₃) ولكنه يميل إلى التآكل في ظروف معينة. في تطبيقات الهواتف الذكية، يُترجم ذلك عادةً إلى أن كلتا المادتين تتمتعان بمرونة عالية، لكن التيتانيوم ربما يصمد لفترة أطول في أسوأ الظروف.

- التوصيل الحراري: يتميّز الألمنيوم بموصلية حرارية أعلى ( حوالي 235 واط/م-ك) مقارنةً بالتيتانيوم (21.9 واط/م-ك). وهذا يعني أن الألومنيوم موصل أفضل للحرارة، مما يسمح له بتبريد الهاتف عند استخدامه بشكل مفرط أو شحنه بسرعة عالية.

- التصنيع والتكلفة: التيتانيوم أغلى بكثير من الألومنيوم، سواء تكلفة المواد الخام أو تكلفة التصنيع. كما أن صلابة التيتانيوم وصلابته تجعل من الصعب تصنيعه وتلميعه، وهو ما قد يكون عاملاً من جانب Apple من زاوية التكلفة والإنتاج. أما الألومنيوم فهو أسهل في التشكيل والأكسدة والتشطيب بالجملة.

2. عوامل الوزن وبيئة العمل

من أول الأشياء التي سيلاحظها المستخدمون عند استخدام iPhone 17 Pro هو مدى خفة وزنه.

فانتقال Apple إلى الألومنيوم يحافظ على الوزن الإجمالي للهاتف أخف وزناً من إطار التيتانيوم، مما يحسّن من بيئة العمل ويقلل من التعب عند الاستخدام باليد لفترات طويلة. ومع ذلك، في سلسلة iPhone 17، يختلف الوزن حسب الطراز - Pro و Air والإصدار القياسي. يُرجى الرجوع إلى موقع Apple الرسمي لمعرفة الأرقام الدقيقة.

اقرأ المزيد: ما هي خامة هيكل هاتفك؟

3. الآثار الحرارية والهيكلية المترتبة على تصميم الهاتف الذكي

اختيار المعدن له أيضًا آثار على الإدارة الحرارية.

تساعد الموصلية الحرارية العالية للألومنيوم على سحب الحرارة بعيداً عن المعالج والبطارية، مما يساعد الهاتف على أداء أفضل أثناء الأحمال المستمرة. أما التيتانيوم فيسمح التوصيل الحراري المنخفض للتيتانيوم بتوطين الحرارة بأقل جهد ممكن، وهذا أحد الأسباب التي قد لا تكون الخيار الأفضل لجميع تصميمات الهواتف الذكية على الرغم من مزاياه الميكانيكية. كما أن صلابة الألومنيوم المنخفضة تجعله أكثر مقاومة للضغط، مما يحمي الألواح الزجاجية من التشقق في ظل الاستخدام العادي بسبب الصدمات.

4. الاعتبارات البيئية واعتبارات التكلفة

إنّ إعادة التدوير أرخص بالنسبة للألومنيوم وتكلفة إعادة التدوير أقل تكلفة للبيئة لكل كيلوغرام مقارنة بالتيتانيوم، من وجهة نظر الاستدامة. كما أن الألومنيوم أكثر وفرة أيضاً، وبالتالي يتم الإنتاج بتكلفة أقل مع منح Apple المزيد من المزايا السعرية على الأجهزة. على الرغم من أن التيتانيوم متين وممتاز، إلا أنه ليس متوفرًا بكثرة ويتطلب استخراجًا ومعالجة أكثر استهلاكًا للطاقة.

5. تطبيقات أخرى غير الهواتف الذكية

يمتد فهم الفرق بين الألمنيوم والتيتانيوم إلى ما هو أبعد من الهواتف المحمولة.

-الفضاء الجوي: يُستخدم التيتانيوم في مكونات الطائرات حيث تكون مقاومة درجات الحرارة العالية ونسبة القوة إلى الوزن مهمة. بينما يهيمن الألمنيوم على المباني حيث يكون توفير الوزن والاقتصاد في الوزن من الأولويات.

-الأجهزة الطبية: التيتانيوم متوافق حيويًا ويستخدم على نطاق واسع في عمليات الزرع، في حين أن قوة الألومنيوم الأقل قوة وتوافقه الحيوي الأقل من الأمثل يحد من استخدامه في الأجهزة الطبية.

- الإلكترونيات الاستهلاكية: يُستخدم الألومنيوم على نطاق واسع في أجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة اللوحية والهواتف الذكية لأنه خفيف الوزن وسهل الإنتاج ومتين بما فيه الكفاية. أما التيتانيوم فيبقى متخصصًا ومخصصًا للأجهزة المتميزة أو التطبيقات المتينة.

6. كيفية الاختيار

يبدو أن عودة Apple إلى الألومنيوم بدلاً من التيتانيوم في iPhone 17 Pro هو مفاضلة مدروسة بين الوزن والتكلفة والإدارة الحرارية وقابلية التصنيع. في حين أن التيتانيوم يضيف المزيد من القوة ومقاومة الخدش والملمس الفاخر، فإن الألومنيوم يوفر وزناً أقل، ومزيداً من التوصيل الحراري، وتكلفة أقل مناسبة لتصنيع الهواتف الذكية في السوق الشامل.

وبالنسبة للمستهلكين، فالاختيار بالنسبة للمستهلكين هو مسألة ذوق بحت: التيتانيوم متين وراقٍ، بينما يوفر الألومنيوم خفة وبساطة وسهولة الاستخدام النفعي. قد لا يكون هيكل الألومنيوم في هاتف iPhone 17 Pro "فاخرًا" مثل التيتانيوم، ولكن ميزته في بيئة العمل اليومية وكفاءة الحرارة منطقية من الناحيتين الهندسية والتجارية.

من خلال استكشاف هذه الخصائص المادية، يمكننا أن نقدر الطريقة الدقيقة والعميقة في الوقت نفسه التي يتم من خلالها اختبار علم المواد في الأجهزة التي نتفاعل معها كل يوم. فالألومنيوم منتشر في كل مكان، ولكنه أحد أكثر المعادن تنوعاً وفعالية في الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية المعاصرة، وهو بطل الكواليس وراء الواجهة الرقيقة لهاتف iPhone 17 Pro. لمزيد من المنتجات المعدنية والبيانات المحددة، يرجى مراجعة Stanford Advanced Materials (SAM).