Сапфировое стекло в производстве смартфонов

Устройства мобильной связи живут едва ли не в военных условиях: их часто роняют, придавливают, протаскивают по всем видам поверхности, подвергают воздействию воды и ожидают при этом долгой и безупречной службы. Если основной корпус ещё можно защитить, сделав его из прочного металлического сплава, то как быть с экраном, часто занимающим почти всю лицевую сторону? Стекло хорошо справляется с водой и агрессивной химической средой, но легко разрушается при механическом ударе или давлении; прозрачный пластик уязвим к нагреву и со временем мутнеет. Вплоть до недавнего времени активно применялось закалённое стекло Gorilla Glass, которым комплектовались наиболее дорогие модели мобильных телефонов и смартфонов. Новое решение нашлось среди сапфиров – прозрачных материалов, традиционно считающихся драгоценными камнями.

Сапфир относится к группе корундов (оксид алюминия), которые в зависимости от условий образования и примесей могут быть различной окраски и степени прозрачности. Кристаллы естественного происхождения обычно имеют высокую ювелирную ценность, но для технических нужд непригодны из-за малых размеров и явно недостаточного количества в природе. Дешевле и практичнее выплавлять корунд из окисленного алюминия благодаря возможности задавать нужные размеры и состав при отсутствии ограничений на количество получаемого материала. Высокая химическая стойкость и твёрдость весьма востребованы во многих отраслях: иллюминаторы самолётов и космических станций, защитные стёкла в оптических системах ракет и фотоаппаратах, подложки для светодиодов и микросхем и так далее. Сложность механической обработки таких изделий приводит к достаточно большой их стоимости, которая всё же существенно меньше по сравнению с техническим алмазом. 

Сочетание в искусственном корунде химической стойкости, высокой прочности и практически идеальной прозрачности сделало его востребованным и в мобильной технике. Небольшие стёкла из него уже защищают объективы видеокамер и датчики, сканирующие отпечаток пальца (на кнопке “Home”); запущено производство смартфонов, имеющих в своих экранах сапфировое стекло. К сожалению, такие устройства принадлежат к высшему ценовому диапазону и потому относятся к представительскому классу; быстрого снижения стоимости даже при массовом производстве ожидать не приходится.

В конце мая 2011 года вышел в свет смартфон Nokia Oro, имеющий позолоченный корпус и сапфировое покрытие экрана. Программно-аппаратная начинка соответствует Nokia C7. Дочерняя компания Vertu так же предлагает в своём модельном ряде мобильные устройства с титановыми корпусами и стеклом из искусственного корунда.

В марте 2013 года компания Apple подала в патентное бюро заявку «Сапфировые пластины». В ней указываются способы удешевления сапфирового стекла с одновременным увеличением его прочностных характеристик, поскольку слабой стороной большинства твёрдых материалов является повышенная хрупкость. В частности, в заявке говорится о создании многослойного стекла, в котором смежные слои могут быть созданы по разным технологиям и даже из отличающихся материалов, например, корунда и кварца. Исследуется влияние добавок, немного увеличивающих пластичность кристалла, однако они ухудшают другие его свойства. Осенью 20013 года Apple совместно с GT Advanced Technologies начала строительство завода по производству сапфирового стекла (штат  Аризона), ведутся работы по совершенствованию технологического оборудования.