Топ 3 самых хрупкий вещей на планете:
- Третье место. Любимая ваза мамы.
- Второе место. Сердце студента первокурсника.
- Первое место. Новый iPhone без защитного чехла.
И действительно, большинство современных смартфонов с двух сторон стеклянные, а как известно: “Glass is Glass. And glass breaks” (c) JerryRigEverything
Тем не менее, все вы слышали про стекло Gorilla Glass, и оно действительно намного прочнее и меньше царапается чем обычное стекло. А Ceramic Shield в новых iPhone по своему составу и не стекло вовсе.
Сегодня мы вам расскажем, как производят стёкла Gorilla Glass и чем они отличаются от обычных. Узнаем, что общего между iPhone 12 и электроплитой на вашей кухне. Объясним почему экраны смартфонов по прежнему так легко царапаются. И определим где стекла прочнее на Айфонах или на Андроиде?
Предыстория
Вот вам первое открытие стекла Gorilla Glass и Ceramic Shield делает одна компания - Corning, со штаб квартирой в Нью-Йорке. И эти ребята знают про стекло, наверное, больше всех в мире.
Компанию основали еще в середине 19-го века. А их первый инновационный продукт появился аж в 1879 году - это было стекло для лампы накаливания Томаса Эдисона.
Кстати, за термостойкую стеклянную посуду, кинескопы и оптоволокно, мы тоже должны сказать спасибо компании Corning. Поэтому неудивительно, что еще в 1960-х в компании разработали технологию химического обмена, позволяющую изготавливать невероятно прочное стекло, которое они между собой называли «горилла», но запатентовали под маркой Chemcor.
Стаканы, сделанные из такого стекла, не разбивались, когда их бросали с девятого этажа. Компания продавала его для производства частей для телефонных будок, очков, окон в тюрьмах.
Им даже оснастили несколько автомобилей Javelin от AMC. Но на краш-тестах оказалось, что в результате столкновения с препятствием лобовое стекло осталось целым, а вот головы манекенов — нет. В общем продажи стекла были низкими и в 1971 году проект был закрыт.
Но второй шанс у технологии появился благодаря Стиву Джобсу и Джонни Айву.
Джобс и Айв
Эти двое были помешаны на материалах. Сначала они начали экспериментировать с пластиком. И появился прозрачный iMac.
Потом взялись за металл. Сначала они сделали титановый PowerBook G4. Потом переключились на анодированный алюминий. Для этого пришлось построить целый завод в Китае. А Джонни Айву пришлось прожить там 3 месяца в общежитии в разгар эпидемии атипичной пневмонии, чтобы проконтролировать процесс. Но оно того стоило... Плодами той командировки мы все пользуемся до сих пор. Сейчас анодированный алюминий такой же привычный материал для гаджетов, как и пластик раньше.
Кстати, ходят слухи, что в этом году Macbook снова станут титановыми.
Ну а дальше эти ребята переключились на стекло.
Дисплей первого iPhone должен был изготовлен из прочного пластика. Но при использовании тестовой модели стало понятно, что экран сильно царапается, тогда в Apple решили сделать экран из стекла.
Но была проблема: стекло должно было быть толщиной не более 1.3 мм и не царапаться. На тот момент такого материала в природе просто не существовало. А до выхода iPhone оставалось полгода.
Тогда Джобс связался с компанией Corning, использовал свое обаяние и убедил, что у ребят всё получится и они согласились. Дальше хронология следующая:
- Corning получили ТЗ в феврале 2007 года.
- В мае стекло уже было готово
- А в июне - iPhone уже поступил в продажу.
Ну а дальше вы знаете, вслед за Apple все остальные производители также стали использовать стекла Gorilla Glass. А стремительный рост рынка смартфонов побудил другие стекольные компании к производству подобного материала
Сейчас с Corning конкурируют вот эти ребята:
- Schott AG и стекло Xensation
- Asahi и стекло Dragontrail
- Nippon Electric Glass и стекло Dinorex
Как делают Gorilla Glass?
Так что же такого особенного придумали Corning?
Gorilla Glass от обычного стекла его отличают три вещи:
- Состав
- Процесс производства
- И технология ионного обмена.
Состав
Начнем с состава. Традиционный состав стекла - это песок, т.е. кварц, он же диоксид кремния (SiO2), кальцинированная сода, или карбонат натрия, и известняк, он же карбонат кальция. Этот рецепт люди знают еще со времен древнего Египта. Но это не единственный рецепт.
Corning используют более 50 элементов из таблицы Менделеева для различных типов стекол, добавляя или убирая элементы при необходимости.
Процесс производства
Второй важный момент - это процесс производства.
Обычно производство стекла представляет из себя длинный горизонтальный конвейер. Сырьё плавится в котле, стекломасса двигается по ленте, потом охлаждается и нарезается. Corning пошли вообще другим путём и решили задействовать гравитацию. Процесс производства называется Corning Fusion.
Сырье в виде порошка точно также закладывается в котел, где оно плавится при температуре 1000 градусов Цельсия.
Дальше расплавленное стекло в виде лавы вливается в v-образный желоб. Заполнив его, оно начинает стекать по краям и соединяется на кончике желоба. После чего прямо на весу стекло нарезается на листы размером примерно 3 на 3 метра. А далее стекло складируется.
Так как во время изготовления с обеих сторон к стеклу ничего не прикасается оно получается идеально ровным. А также такой процесс позволяет делать стекло невероятно тонким, вплоть до 0.1 мм. Но на данном этапе производство не заканчивается. Хоть мы и получили идеально ровное, прозрачное, красивое стекло. Это всё еще обычное хрупкое стекло.
Поэтому дальше стекло нужно закалить. И для этого его буквально варят, прямо как пельмешки, в подсоленной водичке.
Ионный обмен
Стекло помещают в нагретую до 400°C ванну наполненную солевым раствором (KNO₃), в котором полно ионов калия (K). А вот дальше начинается самое интересное.
Внутри стекла полно ионов натрия (Na), но при такой высокой температуре ионные связи на поверхности стекла разрушаются и происходит так называемый ионный обмен. Ионы калия из раствора просто заменяют ионы натрия. Но зачем это нужно?
Ионы калия в 2,25 раза крупнее ионов натрия, поэтому когда происходит замена, это создает более плотную область повышенного давления на поверхностном слое стекла.
Именно это процесс, и делает стекло Gorilla Glass гораздо более прочным.
Эволюция Gorilla Glass
Но раз стекло такое хорошее? Почему же тогда оно всё равно так легко разбивается и царапается?
В первую очередь, виной тому мода. С каждым поколением производители требовали сокращать толщину стекла, чтобы смартфоны становились тоньше, а картинка ощущалась так, будто она находится прямо на поверхности экрана.
Если в первых смартфонах толщина стекла составляла около 1 мм. То в последних моделях она уменьшилась до 0,45 мм.
При этом как недавно сказал представитель Corning Дэйв Янг - если бы производители смартфонов согласились увеличить толщину своих устройств на 1 мм, экран смартфона было бы практически невозможно разбить.
Во вторых, со временем появились изогнутые по краям стекла, разбить которые стало намного проще.
Дальше больше. Выпуская новое поколение стекол производитель должен выбирать какую характеристику улучшать: либо устойчивость к царапинам, либо к падению. Невозможно улучшить и то, и другое одновременно.
Можно можно сделать чрезвычайно твердое стекло, примерно как Сапфир, и его будет практически нереально поцарапать. Но телефон с таким стеклом не выдержит падения даже с минимальной высоты.
Поэтому, после третьего поколения Gorilla Glass, Corning сосредоточились на улучшении только тех характеристик, которые повышают устойчивость к падению.
И если вам показалось, что в последние годы экраны смартфонов стали сильнее царапаться, вам в общем-то не показалось. Даже на официальных тестах Corning видно, что устойчивость к царапинам с 3-го по 6-е поколение, как минимум не выросла. А Gorilla Glass 6 царапается даже чуть больше чем Gorilla Glass 5.
Gorilla Glass Victus
Ситуация малоприятная. И уже хотелось даже поругать компанию Corning производителей смартфонов, но в прошлом году все кардинально поменялось.
Впервые Corning смогли выпустить стекло, которое существенно повышает обе характеристики: и устойчивсть к падениям, и к царапинам. И это стекло называется Gorilla Glass Victus.
Так, по сравнению с Gorilla Glass 6, устойчивость к падению с высоты увеличилось с 1.6 м до 2 м. А устойчивость к царапинам выросла в 2 раза.
Corning не раскрывает нам всех секретов, как они этого добились. Известно, что процесс производства практически не изменился, а вот состав самого стекла поменялся. Как уверяет компания, они попробовали тысячу различных ингредиентов пока не нашли идеальный состав.
Первым смартфоном с таким стеклом стал Samsung Galaxy Note 20 Ultra, а сейчас к нему прибавилась линейка Galaxy S21 и Xiaomi Mi 11.
И судя по дроп тестам всё, что говорят Corning чистая правда. Поле 11 падений Note 20 Ultra экраном вниз, он так и не разбился. Задняя крышка немного треснула, но это всё равно очень впечатляет.
Ceramic Shield
Также в прошлом году Corning по заказу Apple разработали еще одно очень крутое стекло Ceramic Shield, которое, по тем же дроп тестам - еще более неубиваемое.
Более того, Ceramic Shield - это не совсем стекло, а самая настоящая стеклокерамика. Только не такая, как у вашей индукционной плиты, а более необычная.
Традиционно стеклокерамика производится путем так называемой контролируемой кристаллизации. Как это делается?
После того как стекло изготовлено, на этапе закалки внутрь стекла вживляются так называемые зародышеобразователи - это ионы металла, которые провоцируют рост кристаллов внутри стекла.
Это не новый процесс. Стеклокерамика до этого использовалась в Essential Phone, серии Xiaomi Mi Mix и Samsung Galaxy S10 Plus, но только для задней крышки. Но инновация Apple в том, что они сумели сделать такое стекло прозрачным добившись размера кристаллов меньше длины световой волны.
Что круче - Victus или Ceramic Shield?
Но что всё-таки круче Ceramic Shield или Gorilla Glass Victus. Сказать сложно.
По дроп тестам - новые iPhone показывают себя чуть лучше, чем Samsung с Gorilla Glass Victus. Но причиной тому может быть разная форма корпуса или разная толщина стекла.
Что можно сказать с уверенностью - это то, что новые стекла Gorilla Glass Victus и Ceramic Shield - это не маркетинговая уловка. Они действительно существенно прочнее предшественников. А значит, с появлением этих стекол хоть и не станет меньше разбитых сердец, но разбитых экранов станет точно меньше.
