С выходом iPhone 12 нам представили совершенно новое защитное стекло экрана – Ceramic Shield. По словам Apple, оно в 4 раза прочнее обычного закаленного стекла, которое используется в конструкции смартфонов других производителей.
Что в случае производителя подразумевается под прочностью и почему стекло экрана до сих пор царапается несмотря на то, что прошло уже почти 14 лет с момента выхода первого iPhone? В этой статье про стекла экранов, что такое прочность и твердость.
История Gorilla Glass для iPhone
Первоначально самый первый iPhone должен был иметь пластиковый экран, как и все телефоны того времени. Джобс поднимал, что пластик легко царапается, и хотел, чтобы iPhone произвел впечатление более надежного и элегантного устройство. А для этого было нужно стекло.
С таким запросом Стив обратился в американскую компанию Corning, специализирующуюся на производстве специальных стекол с 1851 года. Джобс описал тип стекла, который был нужен Apple для создания iPhone, и генеральный директор рассказал, что еще в 1962 году Corning разработала специальный процесс химического обмена под названием Fusion Process.
Эта технология позволяла производить тонкие прочные стекла. Изначально планировалось их применение в качестве лобовых стекол в автомобилях. В 1970 году стекла Corning дебютировали на моделях Javelin производства American Motors Corporation, но из-за отсутствия в те годы обязательных стандартов безопасности производители не захотели переходить на более дорогие комплектующие от Corning.
В 1971 году высокотехнологичное решение оказалось одним из самых больших и дорогих провалов компании. И именно запрос Стива Джобса на производство нового покрытия для экрана позволило возродить эту технологию, и буквально в течении суток завод Corning был переориентирован на производство Gorilla Glass при работе в полную мощность.
Для производителя стекла Corning это был настоящий вызов, так как до выхода смартфонов в продажу оставалось всего 6 месяцев.
Как производят стекла
Суть технологии очень проста: компоненты будущего стекла (песок, известь, сода) подаются в плавильные баки, нагреваются до 1000 градусов. Расплавленное стекло выливается в V-образный желоб, наполняя который, начинает равномерно переливаться через его края, образуя два тонких листовых потока.
Затем эти два потока сплавляются в один лист. В итоге получается идеально плоская однородная по толщине и способная выдерживать дальнейшую обработку поверхность. Остывшее стекло срезается роботами, после чего отправляется на закалку с помощью химической обработки.
Именно этот процесс критически важен для увеличения прочности. Во всем процессе производства стекла его поверхности не касается рука человека – все делает автоматика.
Далее стекло, внутри которого содержатся ионы натрия помещается, в нагретую до 400 градусов ванну с ионами калия, и происходит так называемый “ионный обмен”. Так как ионы калия более чем в 2 раза крупнее ионов натрия, более крупные ионы растягивают кристаллическую решетку, создавая давление. То есть стекло становится как бы спрессованным изнутри.
Именно это свойство и делает его невероятно прочным.
Прочность и твердость
Почему тогда это невероятно прочное стекло все еще можно разбить и легко поцарапать даже в кармане? Производители смартфонов с каждым годом уменьшают толщину своих устройств и требуют поставщиков совершенствования технологии изготовления защитного стекла. Но невозможно одновременно улучшать прочность и твердость. То есть устойчивость к падениям и царапинам, при этом снижая толщину.
Твердость – это свойство материала сопротивляться внедрению в него другого более твердого материала. Простыми словами, это что и чем можно поцарапать. Самым простым способом определить твердость я считаю шкалу Мооса.
В качестве эталона используется 10 минералов, расположенных в порядке возрастания их твердости. Алмаз является самым твердым природным веществом, а стекло, покрывающее дисплей вашего смартфона, по шкале Мооса примерно обладает твердостью 6. Если я возьму монетку или нож, то они не смогут нанести стеклу хоть какие-то повреждения (их твердость ниже стекла).
Берем пример с алмазом. Несмотря на его твердость, он достаточно хрупкий. И если уронить камень на пол, то он может разбиться.
Иными словами, устойчивость к царапинам не означает устойчивость к падениям, т.е. прочность.
А прочность – эта способность всей конструкции или материала противостоять своему разрушению от внешнего воздействия. Например, падение на пол.
Поэтому производителям приходится выбирать среднее значение между твердостью, прочностью и толщиной стекла.
Весной 2020 года представитель Corning заявил, что если увеличить толщину смартфона на 1 мм, это позволит установить стекло такой толщины, которое будет невозможно разбить.
Проще дела обстоят в часах – там используется сапфировое стекло, которое тяжело поцарапать, а его прочность увеличивается за счет толщины и маленькой площади. Но при этом если увеличить площадь такого стекла до размеров смартфона, то разбить его будет очень просто.
До выхода iPhone 6 ходили слухи о том, что в Apple собираются использовать сапфировое стекло в будущем смартфоне, но в итоге использовались решения от Corning.
Почему царапается?
Почему это высокотехнологичное стекло с твердостью выше, чем у ножа или монеты, можно поцарапать? Первая причина – это различные украшения с драгоценными камнями, например серьги с бриллиантами, сапфирами или топазами. В этом случае экран получает царапины при разговоре по телефону, прижатому к уху.
Это логично – камни по шкале Мооса стоят выше стекла смартфона.
Вторая причина – это песок, и это настоящая катастрофа. Песок по шкале Мооса обладает твердостью 7 единиц. Это основная причина царапин на экране и задней стеклянной панели.
Особенно жесткие царапины появляются, если положить iPhone экраном на стол. Песчинки пыли и мелкий песок между поверхностью стола и стекла начинают работать, как абразив. Все это касается карманов джинс, сумок и даже наших пальцев, если мы делали какую-то пыльную работу.
Про защитные стекла
Так что если вы используете смартфон без защитного стекла, то как бы аккуратно вы не пользовались гаджетом, появление на нем царапин – это просто вопрос времени.
Единственный способ этого избежать – наклеивать защитные стекла. Царапаются они кстати меньше, чем экран, но менее устойчивы к падениям и трещинам. Поэтому многие пользователи недовольны, что защита может трескаться быстрее от какого-то механического воздействия. Но зато не царапается и защищает экран.
Относитесь к защитному стеклу, как к расходному материалу, который иногда требуется менять.
