Описанный в патентной заявке метод является разновидностью технологии имплементации ионов в уже сформированную структуру вещества. Таким образом, и без того прочный оксид алюминия Al2O3, известный как «сапфировое стекло», может быть укреплен без применения потенциально рискованных в данном случае химических методов обработки.
Растрескивание поверхности любого «искусственного стекла» происходит по рельефу микроповреждений, каверн и сколов на внешней стороне, которые человеческому глазу не видны. Якобы идеально отполированная грань на практике нередко на микроуровне изъедена некрасивыми узорами – для их устранения на материал путем осаждения наносится оксидная пленка. В случае с сапфировым стеклом эффективность отработанной методики дает сбой – инженерам Apple пришлось найти альтернативный метод решения проблемы.
Он заключается во введении под усилием в структуру уже полностью сформированного вещества отдельных ионов. Они не являются частью кристаллической решетки и располагаются между ее атомов либо в участках с пустотами, в виде аморфных образований. И если под нагрузкой кристаллическая структура трескается, то такая полусвободная ионная прослойка как бы растягивается и компенсирует дефект. Но это лишь теория, а для практического применения требуется разработать технологию, адаптированную под масштабы промышленного производства.
В сопроводительной записке описаны варианты ее реализации – на основе осаждения плазменных облаков, применения ионных ускорителей, предлагается задействовать насосы и вытеснительные системы, а также обратится к иным перспективным разработкам в области высоких энергий. Обработке подлежат и сами ионные «имплантаты» – корректировать предлагается размер частиц, их концентрацию на единицу объема вещества, глубину проникновения и т.д. Особняком идет технология создания селективных компрессионных зон в тех местах, где вероятность образования микроповреждений в ходе эксплуатации гаджета увеличена.
Избыток ионов приводит к окраске стеклянного массива, а это ведет к снижению качества картинки, что недопустимо. В Apple предлагают, во-первых, использовать лишь ионы титана и железа, которые по умолчанию присутствуют в виде примесей в сапфире и придают материалу синеватый оттенок разной степени насыщенности. А, во-вторых, формировать на внутренней стороне защитной пластины темный маскировочный слой, состоящий из тех же ионов. На его фоне отдельные скопления синих ионов в укрепленных местах будет практически не заметны и это надежнее, чем по старинке окрашивать стекло чернилами.
Патентная заявка датирована мартом 2013 года, изобретателями указаны Дэйл Мемеринг (Dale Memering), Кристофер Прест (Christopher Prest) и Дуглас Вебер (Douglas Weber).