Podczas gdy włókno węglowe, aluminium i kevlar mają ograniczone zastosowanie w zastosowaniach przenośnych, sytuacja wygląda nieco inaczej w dziedzinie powłok ochronnych do wyświetlaczy. Wśród ekranów o podwyższonej odporności na ścieranie, zarysowania i inne uszkodzenia mechaniczne od dawna jest skutecznym liderem. Znany jest wszystkim. Mówimy o szkle Gorilla Glass, którego właściwościach porozmawiamy dzisiaj.
Wycieczka do historii
Choć materiał ten jest znany we współczesnym świecie dopiero od pięciu lat, nowatorskie rozwiązanie techniczne ma mało znanego poprzednika, którego wynaleziono jeszcze w latach 60-tych XX wieku. Według ekspertów Corning, niektóre z pierwszych eksperymentów mających na celu poprawę parametrów wytrzymałościowych szkła rozpoczęto 50 lat temu.
Wynikiem tych badań był materiał, który otrzymał nazwę Chemcor. Niestety produkt wyprzedził swoje czasy i nie znalazł praktycznego zastosowania w tamtych czasach. Pozostał niedoceniony, więc jak na razie nie ma praktycznie żadnych konkretnych przykładów jego szerokiego zastosowania. Tylko kilka samochodów wyścigowych w Stanach Zjednoczonych otrzymało szklane elementy ze względu naChemcor lżejszy niż produkty konwencjonalne.
Jednak inżynierowie firmy Corning wielokrotnie podkreślali, że szkło Gorilla Glass zasadniczo różni się od swojego poprzednika. Nie należy zakładać, że nowoczesna powłoka do wyświetlaczy smartfonów i tabletów została wynaleziona ponad pół wieku temu. Teraz Chemcor może być używany jako ekran ochronny do telefonów komórkowych i innych kompaktowych gadżetów, ale jego koszt jest znacznie wyższy ze względu na różne metody i technologie produkcji.
Zapotrzebowanie
Dopiero w 2006 roku, kiedy rozpoczęły się prace nad pierwszą generacją iPhone'a, Apple stanął przed koniecznością poprawy odporności mechanicznej ekranów polimerowych, które były wtedy używane wszędzie.
Istnieje legenda, że zagadnienie to zainteresowało się dopiero po tym, jak podczas porannego biegu prototyp smartfona znalazł się w kieszeni z kluczykami jednego z topowych menedżerów. Stal pozostawiła kilka zauważalnych rys, które szpeciły triumf Apple. W rezultacie wyzwanie zostało przyjęte, a Steve Jobs zgodził się z firmą Corning, która miała doświadczenie w opracowywaniu odpowiedniej powłoki polimerowej.
Pomimo tego, że prezentację smartfona Apple zaplanowano na początek 2007 roku (jego premiera miała nastąpić dopiero nieco później), zadanie zostało wykonane w całości. Corning był w stanie ulepszyć swój produkt i dostarczyć wymaganą ilość folii polimerowych Gorilla Glass dla firmy Steve Jobs Corporation.
Warto zauważyć, że chociaż metalowych przedmiotów nie mazdolny do pozostawienia śladów na powłoce ochronnej, nadal jest bezsilny wobec pojedynczych cząstek piasku. Wnikając w kieszenie użytkowników i powodując różne defekty na idealnej powierzchni ekranów telefonów, te cząsteczki krzemianu nadal stanowią problem dla wielu zaawansowanych technologicznie urządzeń.
Rozpoznawanie
W pierwszych latach po pojawieniu się Gorilla Glass szkło o tak wyjątkowych właściwościach wypełniło bardzo poszukiwaną niszę. Ale badania technologiczne nad dalszym rozwojem materiału nie ustały w miejscu. Kolejne pięć lat spędziliśmy na kompleksowym doskonaleniu, którego celem było uzyskanie produktu o minimalnej grubości, ale przynajmniej takiej samej wytrzymałości.
Na wyniki nie trzeba było długo czekać, a na początku 2012 roku pojawiła się godna alternatywa - Gorilla Glass 2, której wymiary liniowe zmniejszyły się o 20%. Chociaż inne cechy powłoki ochronnej nie zmieniły się znacząco, materiał ten umożliwił producentom wytwarzanie bardziej kompaktowych i produktywnych gadżetów. Był wybór: pozostawić wagę i grubość środków technicznych na tym samym poziomie, albo wzmocnić i zmniejszyć ich ekrany ochronne.
Drugi "Goryl"
Dzięki wprowadzeniu szkła Corning Gorilla Glass drugiej generacji poprawiły się właściwości optyczne wyświetlaczy i ich funkcjonalność. Zmniejszenie grubości materiału doprowadziło do tego, że kąty widzenia i jasność wzrosły, matryce czujników stały się znacznie bardziej wrażliwe na dotyk, ao znacznejmożna zapomnieć o trudnościach „zarządzania zimą”. To w pewnym stopniu zapewniło popularność gadżetom dotykowym i doprowadziło ich sprzedaż do nieosiągalnego poziomu.
Współpraca z gigantami
W tym samym 2012 roku Corning był znany ze współpracy z firmą Samsung, która była zainteresowana dalszym rozwojem powłok polimerowych o ulepszonych właściwościach. Zgodnie z zakresem zadań konieczne było stworzenie alternatywy, która mogłaby jednocześnie zastąpić istniejące rozwiązania i je uzupełnić. Nie chodzi tylko o różnorodność smartfonów ze szkłem Gorilla Glass.
Samsung był zainteresowany poprawą odporności na naprężenia termiczne, co zwiększyło reakcję wyświetlaczy dotykowych i doprowadziło do zmniejszenia deformacji podczas nacisku mechanicznego. Zwiększyło to zasoby ekranu dotykowego i poprawiło jego użyteczność.
Wynikiem interakcji między obiema firmami było pojawienie się Lotus Glass. Materiał ten w pełni spełniał wszystkie wymagane parametry. Pojawił się jednak również pewien rozkład funkcjonalny: ekran Gorilla Glass jest tylko powłoką, podczas gdy Lotus to podłoże dla wyświetlaczy, które nie zapewnia ochrony przed zarysowaniami. W związku z tym materiały te zaczęto stosować tylko razem, co znacznie zwiększa wytrzymałość ekranu, jego odporność na wstrząsy, pękanie i inne naprężenia mechaniczne.
Następna runda ewolucji produktów Corning miała miejsce w ramach targów CES-2013. Następnie wprowadzono powłokę Gorilla CoatingSzkło 3, które jest o 50% bardziej odporne na uderzenia i co najmniej 40% bardziej odporne na zarysowania. W ramach wystawy w Las Vegas dane te zostały publicznie potwierdzone. Znakomite wyniki, które można nazwać niemal bezbłędnymi, doprowadziły do zastosowania nowej powłoki ochronnej na iPhone 5S i flagowce Samsunga.
Dystrybucja
Najważniejsze jest to, że szkło Gorilla Glass znalazło zastosowanie w produktach ponad trzydziestu największych producentów elektroniki, a sama powłoka ochronna została zainstalowana na co najmniej 300 milionach urządzeń na całym świecie.
To krótka historia triumfu tego materiału ochronnego, ale nie można go również przegapić.
Cel
Głównym celem tej powłoki jest zminimalizowanie konsekwencji, które mogą wystąpić w przypadku znacznych uderzeń dynamicznych lub statycznych. Jednocześnie ten ekran ochronny jest wymagany do utrzymania niewielkich rozmiarów, grubości i wagi urządzeń przy niskim koszcie, zniekształceniach jakości obrazu i czułości ekranu dotykowego.
Produkcja
Sekret wytrzymałości Gorilla Glass 3 tkwi w zaawansowanej technologicznie obróbce chemicznej szkła, podczas której następuje wymiana jonów. W tym celu materiał umieszcza się w roztworze soli potasu, który jest podgrzewany do temperatury co najmniej 400 stopni Celsjusza. Następnie następuje proces zastępowania obecnych w szkle jonów sodu naładowanymi cząsteczkami potasu - są one dużych rozmiarów.
Zgodnie z wynikamichłodzenie i ekstrakcję wsadu z roztworu, wymiary liniowe szkła ulegają zmniejszeniu, podstawiony potas zagęszcza powierzchnię materiału, co umożliwia uzyskanie trwalszej i równomiernej warstwy substancji.
Proces produkcji Gorilla Glass 3 jest zoptymalizowany tak, aby wiele cząsteczek przenikało przez jego grubość i równomiernie wzmacniało powłokę ochronną.
Geografia
Do tej pory zakłady produkcyjne Corning niewiele się zmieniły. Produkcja tylko się rozwinęła, a oprócz Stanów Zjednoczonych, powłoka ochronna jest produkowana na Tajwanie i w Japonii.
Grubość
Jeśli mówimy o zmianach wymiarów liniowych materiału, to warto wspomnieć o wszechobecności Gorilla Glass. Smartfon bez tego hartowanego szkła jest już nie do wyobrażenia, chociaż dopuszczalna grubość powłoki to zaledwie od 0,5 do 2 milimetrów (to 10-50 razy więcej niż średnica ludzkiego włosa).
Używanie materiału o grubości 2 mm do telefonów komórkowych nie jest konieczne, ponieważ całkowita grubość nowoczesnych gadżetów rzadko przekracza 1 cm, a taki wzrost wymiarów może prowadzić do obniżenia właściwości użytkowych i wydajności. Dlatego w przypadku smartfonów i innej ultrakompaktowej elektroniki stosowana jest powłoka ochronna do 0,8 mm, która nie prowadzi do pogorszenia wydajności ani wytrzymałości. Jeśli szkło hartowane jest przeznaczone do telewizorów lub laptopów, wówczas stosuje się materiał o grubości 2 mm. Zapewnia idealne połączenieniezawodność i odporność na zużycie.
Siła
Pomiar tego parametru dla Corning Gorilla Glass 3 przeprowadzono metodą Vickersa, czyli procesem wgłębienia pryzmatu pokrytego diamentem pod kątem 136 stopni, którego odliczanie rozpoczyna się od przeciwległych ścian postać.
Do określenia twardości w tym przypadku stosuje się standardowe wartości ciśnienia fizycznego,zaakceptowane w międzynarodowym układzie SI. Zwykle miarą w tym przypadku są Pascale (Pa), których znaczenie jest stosunkiem przyłożonego obciążenia do powierzchni interakcji. Według Vickersa przyjęto uproszczoną metodę rejestracji twardości, która jest wyświetlana w symbolach HV. Ta metoda jest najczęściej stosowana do materiałów cienkich blach, które zawierają powłoki ochronne. Na przykład: 120HV50 oznacza, że pod wpływem siły pięćdziesięciu kilogramów twardość wyniosła 120 jednostek. W ogólnie przyjętych przypadkach czas trwania uderzenia wynosi około dziesięciu do piętnastu sekund. Jednak w razie potrzeby czas trwania testu obciążenia jest dodawany na końcu rekordu, po którym następuje ukośnik 30. Pełny wyświetlacz będzie wyglądał następująco: 120HV50/30.
Suchy fakty
Według wyników testów twardość Gorilla Glass (telefony pierwszej generacji były w nie wyposażone) wynosiła około 700 jednostek pod działaniem siły dwustu gramów. Na przykład: żelazo charakteryzuje się wskaźnikiem tylko 30 jednostek. – 80HV5. Jak widać na przykładzie tych wartości, twardość badanej warstwy ochronnej przekracza ten wskaźnik dla sody zwykłejszkło (sodowo-wapniowe) co najmniej trzy razy. Aby wyjaśnić bardziej szczegółowo, najczęstszy rodzaj tego materiału znajduje się w zewnętrznych przeszkleniach lub butelkach.
Próby publiczne
Corning przeprowadził wiele demonstracji, które faktycznie potwierdziły tę liczbę. Na wystawach każdy mógł się przekonać o rzetelności deklarowanych wartości, gdy za pomocą miniaturowej prasy przebito zwykłe szkło o grubości 1 mm oraz Gorilla Glasss. W pierwszym przypadku zniszczenie nastąpiło przy obciążeniu dwudziestu trzech kilogramów, natomiast w drugim – co najmniej pięćdziesiąt pięć kilogramów. Daje to współczynnik bezpieczeństwa 2,4, jednak dla trzeciego goryla wartości te są o 50% wyższe, a porównywany margines bezpieczeństwa przekroczy 3,6 razy.
To wyjaśnia, dlaczego cała konstelacja wiodących producentów elektroniki śledzi rozwój tego oddychającego materiału i robi wszystko, co możliwe, aby szybko zaktualizować błyszczące powierzchnie swoich smartfonów i innych gadżetów. Od końca 2013 roku prawie wszystkie flagowe produkty przemysłu elektronicznego nabyły wytrzymałą nowość od Corning.
To wydarzenie nie przeszło przez oczy zwykłych użytkowników, którzy jak zawsze zwracają uwagę na praktyczną stronę zagadnienia. Natychmiast zaczęli śledzić, gdzie stosują innowacyjny rozwój, ponieważ liczne badania i ankiety pozwoliły przewidzieć wszystkie niuanse działania.
To szkło hartowane zostało przetestowane nie tylko pod kątem odporności na uderzenia mechaniczne, ale także na uderzeniawiele substancji chemicznych i biologicznych, a także środków spożywczych i kosmetyków. Teraz perfumy, szminki, produkty do golenia, woda czy alkohol nie uszkodzą jej struktury. Ponadto szkło Gorilla Glass jest łatwe w czyszczeniu – wystarczy przetrzeć je suchą szmatką, a odciski palców znikną. Nie ma potrzeby wydawania pieniędzy na specjalne detergenty. Tę zaletę w pełni docenią posiadacze smartfonów czy tabletów z innymi rodzajami powłok ochronnych, którzy jak nikt inny zdają sobie sprawę z trudności, jakie pojawiają się podczas czyszczenia.
W rezultacie najbardziej wrażliwa część telefonu – wyświetlacz – stała się jego zaletą. Dzięki swoim wielu mocnym stronom Gorilla przewyższa swoich konkurentów pod każdym względem i nie pozostawia im szans.
