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Apr 02, 2023

Apples neues iPhone 12 Ceramic Shield erklärt

Alle neuen iPhone 12-Modelle verfügen über ein Display mit dem, was Apple als bezeichnet

Alle neuen iPhone 12-Modelle verfügen über ein Display, das mit dem sogenannten Ceramic Shield von Apple ausgestattet ist. Was ist das bloß? Hier wird das Keramikschild erklärt.

Hier ist zunächst, was Apple sagt:

… ein elegantes neues Flat-Edge-Design mit einem Aluminiumgehäuse in Luft- und Raumfahrtqualität und in Kombination mit der Ceramic Shield-Frontabdeckung, die über Glas hinausgeht, indem sie einen neuen Hochtemperatur-Kristallisationsschritt hinzufügt, der Nanokeramikkristalle innerhalb der Glasmatrix wachsen lässt, erhöht die Tropfenleistung um 4x.

Seit der Erstauslieferung des iPhone im Jahr 2007 verfügt es über ein Glasdisplay. Bei Glas muss man wissen, dass die Siliziumdioxidmoleküle in keiner Weise angeordnet sind. Eine solche Substanz nennt man amorph, formlos.

Bei anderen Substanzen sind die Atome in einer geordneten dreidimensionalen Matrix angeordnet. Beispiele hierfür sind im kleinen Maßstab Metalle, Diamanten, Saphir und Keramik. Sie haben eine sogenannte kristalline Struktur. Sie neigen dazu, sehr langlebig zu sein.

Glas ist zwar hart, aber auch spröde und zerbricht ziemlich leicht – wie viele iPhone-Besitzer festgestellt haben. Im Laufe der Zeit haben Apple (und andere Smartphone-Hersteller) mit Corning, Inc. zusammengearbeitet, um stärkeres und kratzfesteres Glas zu entwickeln. Jetzt in der siebten Generation ist es als Gorilla Glass bekannt. Aus Wikipedia:

Das [Gorilla]-Glas erhält seine Oberflächenfestigkeit, Fähigkeit, Fehler einzudämmen, und Rissfestigkeit, indem es [während der Herstellung] in ein proprietäres, heißes Kaliumsalz-Ionenaustauschbad getaucht wird.

Doch trotz chemischer Härtung ist klassisches Gorilla-Glas immer noch Glas und behält seine amorphe Struktur. Wenn es nur eine Möglichkeit gäbe, ihm sowohl die Stärke einer kristallinen Struktur (wie in Apples unglücklichem Abenteuer mit Sapphire) als auch eine hohe Transparenz zu verleihen.

Daran hat Corning gearbeitet. Hier ist eine Kurzversion von Cornings Seite „Ceramic Science“.

Keramik könnte als enger Verwandter von Glas angesehen werden.

Der Hauptunterschied zwischen Glas und Keramik liegt jedoch in den chemischen Bindungen, die die innere Struktur des Materials zusammenhalten. Im Gegensatz zu Glas, in dem Atome in zufälliger Reihenfolge angeordnet sind, entstehen Bindungen in Keramikmaterialien, wenn sich positive und negative Ionen zu einem regelmäßigen Muster aus Kristallen verbinden – die wiederum das Licht, dem sie ausgesetzt sind, streuen können. Dieses Phänomen führt normalerweise zu einem undurchsichtigen und nicht zu einem transparenten Material, obwohl es Beispiele für transparente Keramik gibt. [Zum Beispiel Kochgeschirr von Visions.]

Auf halbem Weg zwischen den beiden Materialien liegt Glaskeramik, die als Glas beginnt und sich dann in eine nahezu vollständig kristalline oder keramische Substanz umwandelt. Dies geschieht unter intensiver Anwendung sorgfältig kontrollierter Hitze und der Zugabe eines Keimbildners – zum Beispiel Silber oder Titan –, der „Keime“ bildet, um die herum Kristalle wachsen können.

Dies sieht aus wie Apples Beschreibung eines „Hochtemperatur-Kristallisationsschritts“ von oben.

Die Herausforderung bestand darin, das Ceramic Shield-Produkt so zu entwickeln, dass es eine hohe Transparenz und andere wünschenswerte optische Eigenschaften aufweist.

Dieser Einschluss einer kristallinen Matrix im Glas verleiht ihm eine um den Faktor vier höhere Festigkeit und Bruchfestigkeit. Das ist ein enormer technischer Fortschritt. [Und zu einem Bruchteil der Kosten von Sapphire.]

Und jetzt wissen Sie alles über das iPhone 12 Ceramic Shield.