El «secreto» del vidrio Gorilla Glass de nuestros móviles es el álcali-aluminosilicato, y así rinde frente al cristal de zafiro

La primera versión comercial del vidrio Gorilla Glass fue lanzada a principios de 2008. En poco más de una década Corning, la compañía estadounidense que lo diseña y lo fabrica, ha conseguido colocar su propuesta en muchos de los smartphones, tabletas, relojes inteligentes y otros dispositivos equipados con una pantalla táctil que podemos encontrar en el mercado.

El propósito de este componente es proteger nuestros dispositivos con la máxima eficacia posible tanto de los impactos fortuitos como de los arañazos, pero los teléfonos móviles que tenemos actualmente tienen pantallas más amplias, y algunos también partes traseras de cristal, por lo que están más expuestos que los de hace una década. Las distintas versiones del vidrio Gorilla Glass que Corning ha lanzado desde 2008 pretenden adaptarse a las necesidades cambiantes de nuestros terminales, pero todas ellas tienen algo en común: su base de álcali-aluminosilicato. Os proponemos que descubramos juntos qué es este material y cuáles son sus propiedades.

Así se fabrica el vidrio Gorilla Glass

Corning no es la única empresa que fabrica vidrio a partir del compuesto de álcali-aluminosilicato. Este material también lo utiliza, entre otras marcas, la compañía japonesa Asahi Glass en su vidrio Dragontrail, que es un competidor directo de Gorilla Glass. Aun así, la formulación y el método de fabricación de cada uno de estos vidrios de alta resistencia es diferente, y cualquier modificación introducida en su composición o elaboración, por pequeña que sea, puede tener un impacto importante en sus propiedades.

El aluminosilicato es un mineral compuesto por óxido de aluminio (Al₂O₃) y dióxido de silicio (SiO₂) presente naturalmente en algunos de los minerales más abundantes de la corteza terrestre, como los feldespatos, y también en las arcillas. El álcali, por su parte, es una sustancia que tiene propiedades alcalinas, y, por tanto, se comporta como una base.

Esto significa, sin entrar en detalles demasiado complejos, que es capaz de neutralizar ácidos cuando entran en contacto en un mismo compuesto químico. Un apunte interesante que puede venirnos bien conocer: el pH mide el grado de acidez o basicidad de una disolución, lo que refleja con bastante claridad la oposición que existe entre los ácidos y las bases.

El aluminosilicato es un mineral compuesto por óxido de aluminio (Al₂O₃) y dióxido de silicio (SiO₂) presente naturalmente en algunos de los minerales más abundantes de la corteza terrestre

No es necesario que profundicemos mucho más en la base química del vidrio de álcali-aluminosilicato, pero lo que hemos repasado en el párrafo anterior puede ayudarnos a intuir que el vidrio Gorilla Glass es un material sintético en el que intervienen los elementos químicos de los que acabamos de hablar. Precisamente, en uno de ellos, el dióxido de silicio, juega un papel muy importante la arena de sílice de alta pureza, que es una de las materias primas utilizadas por Corning para fabricar el vidrio que más tarde protegerá algunos de nuestros dispositivos portátiles.

El primer paso del proceso de fabricación requiere calentar la arena de sílice de alta pureza junto a otros elementos químicos (Corning no ha desvelado, como es lógico, la composición exacta de su producto) para fundirlos, y, de esta forma, obtener un aluminosilicato que, en este momento, aún no es muy diferente del vidrio común con el que todos estamos familiarizados. Después, este material se introduce en un molde para que adquiera la forma apropiada y se enfríe, solidificándose y tomando la forma de unas finas láminas de vidrio que tienen aproximadamente medio milímetro de grosor.

El siguiente paso es probablemente el más importante porque es en gran medida el responsable de que este vidrio adquiera la resistencia a impactos y al rayado idónea para que pueda ser utilizado para proteger nuestros teléfonos móviles, tabletas, smartwatches y otros dispositivos. Una vez obtenidas las finas láminas de vidrio de las que hemos hablado en el párrafo anterior es necesario sumergirlas en un baño de sales de potasio fundidas que se encuentran a una temperatura de 400 grados Celsius. Precisamente, estas sales tienen las propiedades alcalinas necesarias para que actúen como una base.

Ya tenemos, por un lado, la lámina de vidrio obtenida a partir del aluminosilicato, y, por otra parte, las sales de potasio que actúan como una base y que aportan a la «receta» el álcali del que hablamos desde el titular del artículo. La clave de este paso del proceso consiste en que cuando la lámina entra en contacto con las sales de potasio fundidas se produce un intercambio de iones entre ambos elementos (los iones son partículas que han adquirido carga eléctrica positiva o negativa mediante la ganancia o pérdida de electrones).

Las sales ceden iones de potasio, que, mediante el intercambio químico que he mencionado, pasan a ocupar los huecos en la lámina de vidrio que hasta ese momento estaban siendo ocupados por los iones de sodio. Lo interesante es que el tamaño de los iones de potasio es mayor que el de estos últimos iones, y esta peculiaridad provoca una tensión estructural en la lámina de vidrio conocida como «estrés compresivo» que es en gran medida la responsable de la alta resistencia que tiene este material sintético.

Corning no es la única compañía especializada en la fabricación de vidrio de alta resistencia que utiliza este procedimiento de elaboración y endurecimiento. De hecho, esta técnica se conoce desde hace décadas, pero lo que esta compañía estadounidense ha conseguido es dar con la formulación y el procedimiento adecuados para maximizar la resistencia a impactos y al rayado de su cristal Gorilla Glass. Y esto ha provocado que muchos fabricantes de smartphones, como Samsung, Huawei, Xiaomi, Lenovo, LG, Sony, OnePlus u OPPO, entre otras marcas, se hayan decantado por introducir en sus terminales el vidrio de Corning.

Corning asegura que Gorilla Glass 6 es su vidrio más sofisticado

Durante los más de diez años que han transcurrido desde que esta empresa lanzó la primera generación de vidrio Gorilla Glass ha colocado en el mercado un abanico amplio de revisiones de este producto. En cada una de ellas Corning ha introducido modificaciones bien en la composición, bien en el procedimiento de fabricación, o en ambos simultáneamente, para mejorar las prestaciones de sus propuestas. La última de ellas, el vidrio Gorilla Glass 6, la anunció en julio de 2018 y ya forma parte de algunos de los terminales de última generación que están llegando a las tiendas, como los Galaxy S10 de Samsung, los OPPO F9 y F9 Pro, el OnePlus 6T, el Xperia 1 de Sony o el Mi 9 de Xiaomi, entre otros móviles.

Según Corning, su vidrio Gorilla Glass 6 es el doble de resistente frente a caídas que Gorilla Glass 5. Al parecer estas láminas protectoras soportan en promedio unas quince caídas consecutivas sobre una superficie rugosa desde una altura de un metro. También aseguran que la integridad estructural del vidrio se mantiene después de los impactos derivados del uso habitual incluso cuando se utilizan las láminas más finas de Gorilla Glass 6 (su grosor puede oscilar entre 0,4 y 1,2 mm).

Lo que dice Corning suena bien, pero hay un apartado en el que este fabricante parece tener trabajo por hacer. No cabe duda de que la capacidad de absorción de impactos que tiene el vidrio sin que su integridad estructural se vea seriamente dañada es muy importante, y el hecho de que la última implementación de Gorilla Glass soporte mejor que la iteración anterior este escenario es una buena noticia. Pero también es importante conocer su dureza, que no es otra cosa que su capacidad de resistir las microabrasiones.

En la descripción de Gorilla Glass 6 Corning hace hincapié en el avance que han conseguido si nos ceñimos a su capacidad de absorción de impactos, pero pasa por alto su habilidad a la hora de lidiar con los arañazos y las microabrasiones. De hecho, tenemos que irnos a la hoja de especificaciones de Gorilla Glass 6 para encontrar información acerca de su resistencia a los arañazos, y no es especialmente convincente porque refleja que en este ámbito las prestaciones de Gorilla Glass 6 y Gorilla Glass 5 son esencialmente las mismas. Y, de ser así, su producto tiene margen de mejora.

Aún no hemos podido probar durante el tiempo suficiente los nuevos smartphones con cobertura Gorilla Glass 6 para formarnos una idea certera acerca de su resistencia a los arañazos, pero los terminales con Gorilla Glass 5 se arañan con relativa facilidad. Es cierto que soportan bien el contacto con objetos metálicos y superficies abrasivas porque consiguen que los arañazos sean muy finos, y, por tanto, difíciles de apreciar. Pero existen. Con frecuencia si miras el smartphone con detenimiento y a corta distancia puedes apreciar pequeñas microabrasiones que demuestran que, por el momento, la única forma de tener la pantalla realmente impecable pasa por adherirle un protector adicional. Y parece, si nos ceñimos a lo que dice Corning, que con Gorilla Glass 6 va a suceder lo mismo.

Hay alternativas a Gorilla Glass: el zafiro y otros vidrios sintéticos

Como he mencionado unos párrafos más arriba, Corning no es la única compañía que fabrica vidrio de alta resistencia utilizando álcali-aluminosilicato. La empresa japonesa Asahi Glass y la alemana Schott AG también lo usan y tienen productos similares al vidrio Gorilla Glass de Corning. Por esta razón, la alternativa más atractiva al vidrio de alta resistencia basado en álcali-aluminosilicato, sea de Corning o de cualquier otra empresa, es el zafiro sintético.

El zafiro es uno de los minerales disponibles en estado natural más duros que existen. Solo el diamante es más duro. De hecho, este último tiene un índice de 10 en la tabla de dureza de Mohs (el valor más alto), mientras que el zafiro está justo por debajo, con un índice de 9. Hay otras escalas de medición de la dureza, como son las de Rosiwal o Knoop, pero en ellas el zafiro ocupa una posición equivalente a la que tiene en la tabla de dureza de Mohs.

Este mineral es una forma de óxido de aluminio cristalizada que existe en estado natural, pero es relativamente escaso, y, por tanto, es muy caro. Afortunadamente, desde finales del siglo XIX conocemos procedimientos químicos que nos permiten obtener zafiro sintético a partir de óxido de aluminio, pero su producción industrial sigue siendo cara, aunque menos que la extracción y el procesado del zafiro natural.

Una propiedad del zafiro muy interesante es su alta transparencia, lo que unido a su elevada dureza, entendida como su resistencia a las rayaduras, lo hace idóneo para proteger la óptica de las cámaras de fotos de nuestros smartphones y tablets. Además, es muy estable desde un punto de vista químico, y una muestra de zafiro puro tiene una resistencia a la compresión de unos 1.700 MPa, así como una resistencia a la fractura de unos 3 MPa m^0,5.

El vidrio Gorilla Glass 6, en cambio, tiene una resistencia a la compresión de unos 900 MPa y una resistencia a la fractura de 0,7 MPa m^0,5. El primero de estos parámetros refleja la presión que el material puede soportar sin deformarse permanentemente ni romperse, y el segundo mide su habilidad a la hora de mantener la integridad estructural sin romperse cuando ya ha sido rayado. Como podemos ver, en estos frentes el zafiro supera con claridad al vidrio Gorilla Glass 6.

Sin embargo, estas no son las únicas propiedades de estos materiales que debemos tener en cuenta. Un parámetro muy importante que también nos interesa conocer es el módulo de elasticidad longitudinal o módulo de Young (este nombre se debe al apellido del científico inglés que lo estudió y lo definió con precisión) debido a que mide la elasticidad de un material a partir de la dirección en la que se aplica una fuerza.

El zafiro es prácticamente inmune a los arañazos y las microabrasiones, pero el vidrio de álcali-aluminosilicato es más ligero y flexible, lo que le permite soportar mejor los impactos sin alcanzar su umbral de fractura

El módulo de elasticidad longitudinal típico del zafiro oscila alrededor de los 200 GPa, mientras que el del vidrio Gorilla Glass 6 es 77 GPa. Cuando evaluamos la resistencia a la compresión y la resistencia a la fractura es mejor tener un valor más alto, pero con el módulo de Young sucede lo contrario: un material es más elástico y menos rígido si su módulo es inferior, por lo que en este terreno sale favorecido el vidrio Gorilla Glass.

El último parámetro al que merece la pena que prestemos atención es la densidad. La del zafiro oscila alrededor de los 4 g/cm³, mientras que la de la última versión del vidrio fabricado por Corning es 2,40 g/cm³. Estas cifras nos indican que si comparamos dos láminas con el mismo volumen, una de cada material, la de Gorilla Glass 6 será más ligera que la de zafiro, y esta característica representa una ventaja de cierta importancia porque generalmente todos preferimos que nuestros smartphones y smartwatches sean lo más livianos posible.

Como acabamos de ver, cada uno de estos materiales tiene ventajas e inconvenientes. El zafiro es prácticamente inmune a los arañazos y las microabrasiones (solo lo raya el diamante), resiste mejor que el vidrio Gorilla Glass la presión y mantiene mejor su integridad estructural cuando ya ha sido dañado. Sin embargo, el vidrio de álcali-aluminosilicato es más ligero y flexible, lo que le permite soportar mejor los impactos sin alcanzar su umbral de fractura. Y, además, es unas diez veces más barato que el cristal de zafiro.

Algunos relojes de gama alta, tanto tradicionales como «inteligentes», apuestan por un cristal de zafiro para proteger la esfera o la pantalla. Incluso algunos smartphones han coqueteado con este material. Por él han apostado, entre otras marcas, la extravagante Vertu, que, después de declararse en bancarrota en 2017, regresó a finales de 2018 dispuesta a seguir vendiendo terminales lujosos y carísimos, y también HTC con su exclusivo U Ultra Sapphire. Pero son una excepción.

La mayor parte de los fabricantes de smartphones utiliza el cristal de zafiro sintético, en el mejor de los casos, únicamente para proteger de los arañazos la óptica de sus cámaras y el sensor de huellas dactilares en sus terminales de gama alta. La mayor resistencia a las caídas del vidrio Gorilla Glass de Corning le permite imponerse al zafiro en la cobertura de la pantalla y de la parte trasera de los móviles que apuestan por un recinto de cristal. Así que en esta tesitura parece poco probable que esta tendencia vaya a cambiar a corto plazo. Tendremos que seguir mimando nuestros móviles al máximo si queremos mantener la pantalla impoluta.