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Come funziona il Ceramic Shield degli iPhone 12

Tutti i nuovi iPhone 12, dal più piccolo mini al più grande Max, usano una nuova copertura per il display che Apple chiama Ceramic Shield. Ma che cos’è questo “scudo in ceramica”? Lo spiega Apple in un documento quando parla dei materiali usati nei nuovi telefoni. Gli iPhone 12 «Hanno un nuovo design caratterizzato da bordi piatti, con un involucro in alluminio di grado aerospaziale combinato con la copertura anteriore Ceramic Shield, che va oltre il vetro aggiungendo una nuova fase di cristalizzazione ad alta temperatura che rinforza i cristalli nanoceramici presenti all’interno della matrice di vetro, aumentando le prestazioni in termini di resistenza da una caduta di quattro volte».

Tutti gli iPhone, fin dal primo modello del 2007, hanno una copertura per il display costruita in vetro. Quel che c’è da sapere sul vetro è che le sue molecole di biossido di silicio non sono allineate in maniera ordinata, una sostanza che nel gergo tecnico viene chiamata amorfa, cioè senza forma. Altre sostanze invece hanno i propri atomi allineati in una data matrice tridimensionale. Tra questi ci sono alcuni metalli, i diamanti, gli zaffiri e le ceramiche, che hanno quella che viene definita una struttura cristallina che comporta una maggiore resistenza.

Il vetro, sebbene abbia una elevata durezza, è fragile e si frantuma piuttosto facilmente, come molti possessori di iPhone (e non solo) hanno scoperto negli anni. Apple e quasi tutti gli altri hanno collaborato con Corning Inc. per migliorare questo componente sia dal punto di vista delle cadute che da quello dei graffi. Da qui è nato il Gorilla Glass, un vetro realizzato di un materiale alcalino-alluminosilicato progettato specificamente per essere sottile, leggero e resistente che è essenzialmente prodotto per essere utilizzato su schermi dei dispositivi elettronici portatili come ad esempio telefoni cellulari, lettori multimediali portatili e schermi per pc portatili.

Il Ceramic Shield degli iPhone 12 spiegato

Nonostante il suo rinforzo chimico, il Gorilla Glass rimane pur sempre un vetro e mantiene perciò la sua struttura amorfa. Per anni si è cercato un modo per dargli sia la forza di una struttura cristallina (come nella sfortunata avventura di Apple con lo zaffiro) che la trasparenza, e qualche progresso è stato per l’appunto fatto di recente con la ceramica.

Nella pagina Ceramic Science di Corning, si legge infatti che «La differenza principale tra vetro e ceramica si concentra principalmente sui legami chimici che tiene insieme la struttura interna del materiale. A differenza del vetro, in cui gli atomi sono disposti in ordine casuale, i collegamenti nei materiali ceramici si verificano quando gli ioni positivi e negativi si legano per formare un modello regolare di cristalli, che a sua volta può disperdere la luce a cui sono esposti. Questo fenomeno di solito si traduce in un materiale opaco piuttosto che trasparente, sebbene ci siano esempi di ceramiche trasparenti» come le Pentole Visions, per dirne una.

A metà tra i due materiali c’è questa vetroceramica, che nasce come il vetro e poi si trasforma in una sostanza quasi completamente cristallina sottoponendolo ad una fonte di calore, intensa ma controllata, con l’aggiunta di un agente nucleante – come l’argento o il titanio – creando dei “semi” intorno ai quali nascono i cristalli, ovvero quella che Apple definisce appunto “una nuova fase di cristalizzazione ad alta temperatura”.

Per la società di Cupertino la sfida è stata quella di sviluppare il Ceramic Shield in modo tale che avesse un’elevata trasparenza ed altre proprietà ottiche utilizzabili su uno smartphone. Questa inclusione di una matrice cristallina all’interno del vetro è un enorme progresso ingegneristico che conferisce maggiore forza e resistenza, per altro ad una frazione del costo dello zaffiro.

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