Gorilla Glass

Gorilla Glass — это закалённое алюмосиликатное стекло, разработанное и производимое американской компанией Corning Incorporated. Оно предназначено для использования в качестве защитного покрытия дисплеев портативных электронных устройств, таких как смартфоны, планшеты, ноутбуки, умные часы, а также в автомобильной промышленности и бытовой технике. Основными характеристиками Gorilla Glass являются высокая устойчивость к царапинам, ударам и изгибу, достигаемая за счёт процесса ионного обмена (химического упрочнения).

История

Разработка Gorilla Glass началась в 2005 году в Corning Incorporated, когда компания искала применение для своего запатентованного процесса химического упрочнения стекла, известного как «Chemcor». Первоначально это стекло было создано в 1960-х годах для автомобильной промышленности, но не нашло широкого применения из-за высокой стоимости и ограниченного спроса.

В 2007 году, после выхода первого iPhone от Apple, Стив Джобс обратился к Corning с просьбой разработать прочное, тонкое и устойчивое к царапинам стекло для нового смартфона. Corning адаптировала технологию Chemcor, и в 2008 году на рынке появилось первое поколение Gorilla Glass. Оно было установлено на iPhone 3G и быстро завоевало популярность благодаря своей долговечности.

С тех пор Corning регулярно выпускает новые поколения Gorilla Glass, каждое из которых улучшает характеристики предыдущего. В 2012 году вышло Gorilla Glass 2, которое было на 20 % тоньше при сохранении прочности. Gorilla Glass 3 (2013) получило технологию Native Damage Resistance (NDR), повышающую устойчивость к глубоким царапинам. Gorilla Glass 4 (2014) было ориентировано на защиту от падений с высоты до 1 метра. Gorilla Glass 5 (2016) улучшило этот показатель до 1,6 метра. Gorilla Glass 6 (2018) выдерживало до 15 падений с высоты 1 метр. Gorilla Glass Victus (2020) стало первым поколением, которое одновременно улучшило как устойчивость к царапинам, так и к падениям (с высоты до 2 метров). Gorilla Glass Victus 2 (2022) было оптимизировано для падений на асфальт и бетон. Gorilla Glass 7i (2024) — бюджетное поколение для устройств среднего сегмента.

Технология производства

Производство Gorilla Glass основано на процессе химического упрочнения. Исходное сырьё — алюмосиликатное стекло, которое содержит оксид алюминия (Al₂O₃), диоксид кремния (SiO₂) и другие компоненты. Стекло формуется методом флоат-процесса или вытягивания, после чего нарезается на листы.

Затем листы погружаются в ванну с расплавленной солью калия (KNO₃) при температуре около 400 °C. В ходе ионного обмена ионы натрия (Na⁺) из стекла замещаются более крупными ионами калия (K⁺) из соли. Это создаёт слой сжатия на поверхности стекла, который препятствует распространению трещин. Глубина упрочнённого слоя составляет от 50 до 100 микрометров, в зависимости от поколения.

Классификация поколений

Corning выпускает несколько поколений Gorilla Glass, которые различаются по характеристикам и целевым применениям. Основные поколения:

• Gorilla Glass 1 (2008) — первое поколение, толщина 1 мм, устойчивость к царапинам и ударам.
• Gorilla Glass 2 (2012) — на 20 % тоньше при сохранении прочности, снижение веса.
• Gorilla Glass 3 (2013) — технология NDR, снижающая появление царапин.
• Gorilla Glass 4 (2014) — улучшенная защита от падений с высоты до 1 метра.
• Gorilla Glass 5 (2016) — защита от падений с высоты до 1,6 метра.
• Gorilla Glass 6 (2018) — выдерживает до 15 падений с высоты 1 метр.
• Gorilla Glass Victus (2020) — одновременное улучшение устойчивости к царапинам и падениям (до 2 метров).
• Gorilla Glass Victus 2 (2022) — оптимизация для падений на асфальт и бетон, выдерживает падения с высоты до 2 метров.
• Gorilla Glass 7i (2024) — бюджетное поколение для устройств среднего сегмента, улучшенная устойчивость к царапинам.

Каждое поколение имеет несколько вариантов толщины (от 0,4 до 1,2 мм) и может быть адаптировано для конкретных устройств.

Характеристики

Gorilla Glass обладает рядом физико-механических свойств:

• Твёрдость по шкале Мооса: 6–7 (сравнимо с кварцем), что делает его устойчивым к царапинам от большинства металлов и песка.
• Предел прочности на изгиб: до 700 МПа для тонких образцов.
• Термостойкость: выдерживает перепады температур от -40 °C до +200 °C без разрушения.
• Оптическая прозрачность: коэффициент пропускания света более 90 % в видимом диапазоне.
• Плотность: около 2,5 г/см³.

Применение

Gorilla Glass используется в качестве защитного стекла для дисплеев и задних панелей мобильных устройств, а также в других областях:

• Смартфоны и планшеты: большинство современных устройств (Samsung, Apple, Xiaomi, Huawei и др.) используют Gorilla Glass различных поколений.
• Ноутбуки и ультрабуки: защита экранов и тачпадов.
• Умные часы и фитнес-трекеры: устойчивость к царапинам и ударам.
• Автомобильная промышленность: сенсорные экраны информационно-развлекательных систем, приборные панели, а также боковые и задние стёкла (Gorilla Glass for Automotive).
• Бытовая техника: дверцы холодильников, панели управления стиральных машин, духовых шкафов.
• Медицинское оборудование: защитные экраны для мониторов и сенсорных интерфейсов.

Конкуренты

На рынке защитных стёкол Gorilla Glass конкурирует с несколькими аналогами:

• Dragontrail (Asahi Glass Co., Япония) — алюмосиликатное стекло, аналогичное по технологии, но с меньшей долей рынка.
• Xensation (Schott AG, Германия) — литий-алюмосиликатное стекло, используемое в некоторых премиальных устройствах.
• Sapphire Glass (синтетический сапфир) — более твёрдый (9 по шкале Мооса), но дорогой и хрупкий материал, используется в ограниченных сериях (например, камера iPhone).
• Полимерные плёнки (PET, TPU) — более дешёвые, но менее устойчивые к царапинам и ударам.

Критика и ограничения

Несмотря на высокую прочность, Gorilla Glass имеет ряд недостатков:

• Царапины от песка: кварцевый песок (твёрдость 7 по шкале Мооса) может оставлять царапины на стекле, так как твёрдость Gorilla Glass (6–7) близка к твёрдости кварца.
• Хрупкость при изгибе: при сильном изгибе стекло может лопнуть, особенно на тонких образцах.
• Стоимость: производство Gorilla Glass дороже, чем обычного стекла, что увеличивает конечную цену устройства.
• Экологические аспекты: производство алюмосиликатного стекла требует высоких энергозатрат, а утилизация затруднена из-за химического упрочнения.

Интересные факты

• Первое поколение Gorilla Glass было разработано за 6 месяцев по просьбе Стива Джобса.
• Corning использует термин «Gorilla Glass» как зарегистрированную торговую марку, а не как общее название для закалённого стекла.
• В 2020 году Corning представила Gorilla Glass Victus, которое выдерживает падения с высоты до 2 метров на твёрдую поверхность.
• Gorilla Glass используется в некоторых моделях автомобилей (например, Ford GT, BMW i8) для боковых стёкол.
• В 2023 году Corning объявила о разработке Gorilla Glass с антибликовым покрытием и повышенной устойчивостью к отпечаткам пальцев.

Источники

• Corning Incorporated. «Gorilla Glass: Product Overview». — 2023.
• Corning Incorporated. «Gorilla Glass Victus 2: Technical Data Sheet». — 2022.
• Corning Incorporated. «A History of Innovation: Gorilla Glass». — 2020.
• Smith, J. «The Chemistry of Chemcor: Ion Exchange Strengthening of Glass». — Journal of Materials Science, 2018.
• Иванов, А. «Защитные стёкла для мобильных устройств: обзор рынка». — Журнал «Электроника и связь», 2021.
• Петров, В. «Технологии упрочнения стекла: Gorilla Glass и его аналоги». — Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2022.