Vidro dobrável: como, porquê e a verdade do Z Flip da Samsung

A 11 de Fevereiro de 2020, a Samsung apresentou o primeiro telefone de vidro dobrável do mundo: o Galaxy Z Flip. A Samsung declarou que havia quebrado as leis da física ao dobrar o vidro, especificamente ao dar “um salto das telas de polímero para a tecnologia de vidro ultrafino”

Samsung fez parecer que havia inventado uma nova forma proprietária de vidro, e a empresa até o chamou de Samsung Ultra Thin Glass (UTG). “Fizemos o impossível e criamos um vidro ultra-fino que se dobra”, afirmou a apresentação da empresa, acrescentando que “protege sua tela de riscos”

Mas como o mundo veria dias depois, a física não é tão fácil de ignorar.

Peritos em vidro poderiam tê-lo avisado sobre o que aconteceu a seguir, quando se descobriu que o suposto “salto” da Samsung usa polímero e é fácil de arranhar afinal de contas. O “escudo de fibra” resistente ao pó da Samsung falhou imediatamente num teste de pó agressivo, e as afirmações da empresa em torno do vidro agora recuaram para o ridículo slogan “duro, mas tenro”

Mas a Samsung não mentiu sobre a principal inovação aqui: o Galaxy Z Flip é realmente um telefone de vidro dobrável. É que o vidro é realmente feito pelo fabricante alemão Schott, tem uma camada de plástico macia e raspável no topo, e – esperemos – os futuros telefones de vidro dobrável não vão precisar dessa protecção extra.

Para entender o porquê, você provavelmente deve primeiro entender como o vidro pode dobrar.

O vidro flexível é real

Se estou a ser honesto, eu próprio ainda estou a embrulhar a minha cabeça. O vidro é frágil; mesmo que você mesmo nunca tenha quebrado o vidro, você definitivamente sabe como ele soa quando ele se estilhaça. É difícil até imaginar como um material tão frágil poderia ser transformado em um telefone dobrável, e é por isso que não me surpreende quando a Samsung se vê diante de acusações de que o vidro ultrafino do Galaxy Z Flip pode não ser nada vidro.

E ainda assim a física do vidro dobrável é notavelmente simples, de acordo com dois cientistas de materiais, bem como representantes do fabricante de vidro Gorilla Corning e do próprio Schott. A versão curta: praticamente tudo pode ser dobrado se você o fizer suficientemente fino.

“Todos os materiais que conhecemos que são muito rígidos podem ser dobrados até certo ponto”, diz o Dr. Mathias Mydlak de Schott, um químico que agora lidera o desenvolvimento de negócios para o vidro ultrafino da empresa. “Se você pensar em madeira, um 2×4 não pode ser dobrado, mas se você esculpir uma peça muito fina, o mesmo se aplica ao vidro”, ele me disse no final do ano passado. Enquanto uma janela normal pode não parecer dobrar antes de quebrar, uma fita de vidro suficientemente fina pode.

Quando você dobra um material, vidro ou não, o que você está fazendo é naturalmente esticar o material no exterior da sua curva – e até mesmo o vidro tem alguma flexibilidade. “Você poderia imaginar uma mola metálica entre cada dois átomos e a mola se alongando quando você estica os dois átomos separados”, diz Erkka Frankberg, um pesquisador da Universidade de Tampere que estuda formas não convencionais de vidro.

A principal gotcha: você só pode esticar as ligações químicas de um material antes que ele se quebre, um conceito conhecido como resistência à tração. Mas se você usar uma folha de vidro mais fina, você está esticando menos do material no mesmo espaço, dobrando menos camadas e esticando menos ligações químicas, diz Mydlak. Isso coloca menos tensão de tração sobre o vidro, permitindo que você o dobre com mais força antes que ele se quebre. Desbastar o vidro é um dos “dois principais truques” para fazê-lo dobrar, diz Juejun Hu, professor associado de ciência dos materiais do MIT, porque os estudantes de física aprendem que a tensão de tração se escala linearmente com a espessura.

Quando você consegue que o vidro desça abaixo de cem mícrons de espessura – em torno da espessura de um cabelo humano – é quando ele pode se dobrar o suficiente para engenhocas básicas dobráveis, dizem os especialistas. Se você quer um telefone que se dobra para dentro sem uma enorme dobradiça, estamos falando de dezenas de microns. Pense em folha de alumínio.

Essa espessura já é possível com o vidro que existe hoje em dia. Toquei numa folha de 70 mícrons de vidro Schott há quatro anos atrás, e dobrei-a com as minhas próprias mãos. A Samsung diz que seu Z Flip usa um vidro de 30 mícrons de espessura, e Schott diz que ele desceu para 25 mícrons no laboratório também. Tanto Corning como Schott usam técnicas um pouco semelhantes, cada um criando uma folha de vidro flutuante no ar, tirando fitas finas de vidro fundido de cubas especialmente moldadas.

Mas fina não é suficiente por si só. O segundo “truque” para o vidro dobrável é fortalecê-lo contra imperfeições, particularmente na superfície onde podem causar falhas catastróficas quando o vidro é estressado. Uma pequena bolha de ar, uma mancha de sujeira ou um arranhão minúsculo durante o processo de fabricação ou manuseio pode ser suficiente para destruir um pedaço de vidro dobrável, dizem especialistas. “Todas as tensões que você produz no vidro tendem a se concentrar nesses pequenos defeitos, e é aí que vai produzir uma fratura”, diz Frankberg.

É aí que os banhos químicos e tratamentos térmicos podem entrar para fortalecer e temperar o vidro, como já escrevemos antes, mas a contrapartida é que eles podem tornar o vidro mais fácil de arranhar. E à medida que o vidro fica mais fino – fino o suficiente para dobrar – um arranhão torna-se ainda mais preocupante.

Os arranhões são mais mortais

Embora Mydlak diga que um pedaço de vidro de Schott “pode continuar para sempre” em condições controladas se sobreviver ao primeiro teste de dobra, ele admite que um arranhão pode mudar isso. “Se você coçar com algo … este vai ser um defeito inicial que pode causar problemas mais tarde”, diz ele. Se um pedaço de vidro com um arranhão suficientemente grande for dobrado com bastante estresse concentrado em um “pré-crack”, diz Frankberg, “ele se propagará basicamente com a velocidade do som e catastroficamente passará por todo o material”

O importante é lembrar que enquanto o vidro é mais resistente a arranhões que o plástico, não é à prova de arranhões – pode arranhar com uma dureza Mohs de 5 ou 6, em vez de 2 ou 3 para o plástico, mas arranha de qualquer maneira. Aposto que neste momento tem alguns pequenos arranhões no ecrã de vidro tradicional do seu telefone. Mas também acho que você nunca precisa dobrar o seu ecrã tradicional como faria com um telefone dobrável. Agora é um negócio muito maior.

Frankberg acha que é provavelmente por isso que o Galaxy Z Flip da Samsung ainda tem um protetor de tela de plástico no topo. Não para evitar arranhões ou ajudá-lo a dobrar mais facilmente, mas como uma “camada sacrificial” que se arranha em vez do vidro, por isso há menos fissuras catastróficas em potencial no caminho. “Provavelmente eles recebem menos devoluções de produto devido à camada extra”, especula ele.

Schott’s Mydlak na verdade insinuou-me tanto no final do ano passado, antes do anúncio do Z Flip: “Muito provavelmente você não estaria tocando o vidro nu, mas algo em cima dele”, disse Mydlak quando perguntei se os arranhões seriam algo para se preocupar com o primeiro lote de telefones de vidro dobráveis.

Devo acrescentar que não sabemos bem o que a Samsung e os seus parceiros estão a fazer com o ecrã de vidro do Schott antes de o adicionar ao telefone. A Schott só pôde confirmar que está a entregar o seu vidro ultrafino à Samsung, dizendo que “não pode comentar nenhum detalhe de processamento da matéria-prima do vidro”. E enquanto a Samsung admitiu que vem com um protetor de tela pré-instalado, a empresa anunciou na quarta-feira que também está “injetando” o vidro “com um material especial até uma profundidade não revelada para atingir uma dureza consistente”, o que quer que isso signifique. A Samsung não tem estado disposta a dizer mais, e soa bastante silencioso.

Mas a Samsung tem outro parceiro envolvido nesse processo. Tem trabalhado com o fabricante coreano Dowoo Insys neste vidro desde 2013, Yonhap News reporta, e recentemente fechou-o, tornando-se o maior acionista da empresa. Alegadamente, a Samsung tem um exclusivo no processo da Dowoo, mas não no vidro ultrafino de Schott, e a Samsung decidiu usar ambos para a tela do Galaxy Z Flip.

De que serve o vidro?

Tudo isso ainda não responde à pergunta: de que serve o vidro dobrável se ele arranhar como plástico de qualquer maneira? Uma resposta é que pode durar mais tempo; Schott diz que o vidro não se quebra como o plástico faz naturalmente com o tempo. Também há clareza óptica a considerar. Além disso, como Dieter Bohn observou, o vidro do Galaxy Z Flip – com ou sem cobertura de polímero – parece mais agradável do que o Galaxy Fold original com cobertura de plástico puro. O vinco na dobra é menos proeminente e embora possa ser recuado com uma unha, parece mais firme do que o que está no Galaxy Fold.

But Gorilla Glass maker Corning quer que você saiba que o protetor de tela do Galaxy Z Flip pode não ser necessário em um ano ou dois. A empresa me diz que amostras de seu novo vidro dobrável já estão nas mãos dos fabricantes de aparelhos. A empresa espera que os dispositivos estejam no mercado nos próximos 12 a 18 meses, e está disparando para oferecer “durabilidade, resistência a riscos e clareza óptica”, tudo em uma única embalagem para dispositivos dobráveis.

Embora um representante ainda não possa dizer como Corning está fazendo isso ou confirmar explicitamente que não haveria plástico envolvido, o plástico não parece ser o objetivo: “Hoje, quando você compra um telefone com Gorilla Glass, você está tocando vidro … é para isso que estamos trabalhando”

O vidro de produção de massa fino o suficiente para dobrar de forma confiável é um desafio difícil, Corning e Schott concordam. Mydlak me disse no ano passado que Schott ainda estava resolvendo alguns problemas de produção, como como cortar, embalar e enviar bobinas dos vidros mais finos que tinha desenvolvido sem danificá-los pelo caminho. Parece que a existência do Galaxy Z Flip significa que funcionou um pouco disso – mas os baixos rendimentos também podem ser uma das razões pelas quais os telefones dobráveis são tão incrivelmente caros, e porque a Corning ainda não descobriu completamente.

É difícil culpar a Samsung por empurrar com tanta força, mesmo que ambas as suas dobraduras tenham tropeçado para fora do portão – por um lado, ela também quer vender telas dobráveis para outras empresas, como tudo, mas revelado no seu último comunicado de imprensa. Mas isso não torna menos frustrante ver que um telefone que foi prometido como resistente a arranhões pode ser facilmente arranhado, e isso não significa que você precisa comprar. Embora se o fizer, a Samsung diz ao The Verge que você pode obter um protetor de tela grátis e/ou uma substituição de tela de $119 se seu aparelho sucumbir a riscos.

Frankberg ainda não está convencido. “A minha sincera opinião como cientista de materiais: Eu não compraria este tipo de telefones nesta fase porque o tamanho do arranhão necessário para o partir é muito pequeno”, diz ele, apontando como um único grão de areia pode destruir uma tela de vidro dobrável. “Ao comprar um telefone muito caro, eu recuaria e veria como a tecnologia melhora”

Mente você, Frankberg tem uma idéia de como tais telas podem eventualmente evoluir: ele está nos estágios iniciais do desenvolvimento de uma forma de vidro que usa óxido de alumínio em vez da sílica tradicional, uma que pode dobrar em vez de quebrar, e está explorando outros materiais alternativos, também. (Não seria a primeira vez que o mundo olharia para o vidro “alumina”, e você também pode estar familiarizado com a forma cristalina condensada de óxido de alumínio, safira.)

Eu só me pergunto se nós realmente chamaríamos tal material de “vidro” se ou quando ele chegar. Como JerryRigEverything’s Zack Nelson gosta de dizer quando ele testa uma nova tela de vidro, é difícil sacudir o estereótipo. “O vidro parte-se. Se alguém alguma vez inventar algo mais forte que o vidro, vai definitivamente chamar-lhe algo diferente.”