На презентации iPhone 12 было заявлено о появлении на экранах новых смартфонах защитного покрытия под названием Ceramic Shield. Оно в четыре раза снижает риски повреждения экрана при падении смартфона. Но что в действительности скрывается за громким названием? Это новая и эффективная технология или же очередной маркетинговый трюк?

Цитата из описания iPhone на официальном сайт Apple:

«… новый гладкий дизайн с плоскими краями, корпус из алюминия аэрокосмического класса и передняя панель Ceramic Shield, выходящая за рамки возможностей стекла. Этого удалось добиться за счет добавления нового этапа высокотемпературной кристаллизации. Внутри стеклянной матрицы удалось вырастить кристаллы нанокерамики, которые снижают риск повреждения iPhone при падении в 4 раза».

Работа со стеклом

С момента самого первого выпуска iPhone в 2007 году смартфон Apple оснащался стеклянным дисплеем. Об этом материале надо знать то, что в нем молекулы диоксида кремния не выстроены как-либо упорядочено. Такое вещество называется аморфным, не имеющим формы.

Атомы других веществ выстроены в трехмерную упорядоченную матрицу. Примерами вполне могут считаться металлы, алмазы, сапфир и керамика. У них имеется так называемая кристаллическая структура. И именно она позволяет веществу быть очень прочным.

Стекло, хотя и твердое на ощупь, все же довольно хрупкое и довольно легко разбивается. Это неприятное для себя открытие сделали многие владельцы iPhone. Со временем Apple и другие производители смартфонов стали тесно сотрудничать с компанией Corning, Inc. над разработкой более прочного и устойчивого к царапинам стекла. Вышло уже несколько поколений этого материала, известного, как Gorilla Glass. Его повышенные защитные свойства достигаются за счет ионного обмена, при котором ионы натрия в материале замещаются ионами калия.

Несмотря на такое упрочнение химическим путем, классическое стекло Gorilla Glass все еще остается стеклом, сохраняя свою аморфную структуру. Инженеры взялись за непростую задачу: сохранить материалу его высокую прозрачность и желаемые оптические свойства, но вместе с тем придать ему прочность кристаллической структуры. Именно такой и должна была стать Ceramic Shield.

Чем покрытие Ceramic Shield отличается от стекла?

Разработкой нового покрытия занималась все та же Corning в сотрудничестве с Apple. На сайте производителя рассказывается, что керамику можно считать близким родственником стекла. Но основное отличие между ними кроется в химических связях, формирующих внутреннюю структуру материала. Если в стекле атомы располагаются в случайном порядке, то в керамике связи образуются между положительными и отрицательными ионами, что порождает устойчивый кристаллический узор. Он рассеивает свет, попадающий на материал. Из-за такого явления керамика обычно и является непрозрачной, за редким исключением.

Промежуточное положение между двумя материалами занимает стеклокерамика. В начальной фазе ее производства с ней работают, как со стеклом, но на одном из следующих этапов в материал внедряют «зародышеобразователи». Ими обычно выступают частицы серебра или титана. В последующем вокруг зародышей, при строгом соблюдении температуры, начинают растить кристаллы. Процесс очень похож на упоминаемую Apple «стадию высокотемпературной кристаллизации». Нанокерамические кристаллы заметно повышают ударную вязкость стекла, оно оказывается куда более устойчивым к царапинам и разрушению. Это огромный инженерный прорыв, причем новый материал кажется намного более дешевым, чем сапфировое стекло. Оно так и не стало надежной защитой для смартфонов Apple.

Интересно, что стеклокерамика – в целом не новое для рынка смартфонов решение. Некоторые модели смартфонов (Essential Phone, Xiaomi, Samsung и т.д.) выпускались уже с таким покрытием на задней части корпуса, тогда как передняя панель была закрыта закаленным стеклом. В Apple решили, что куда более важно защитить экран, чем корпус. В идеале хотелось бы полной защиты корпуса, но это уже сказалось бы на себестоимости устройства.