Vidrio plegable: cómo, por qué y la verdad del Z Flip de Samsung

El 11 de febrero de 2020, Samsung presentó el primer teléfono de vidrio plegable del mundo: el Galaxy Z Flip. Samsung declaró que había roto las leyes de la física al doblar el vidrio, concretamente dando «un salto de las pantallas de polímero a la tecnología de vidrio ultrafino»

Samsung hizo que pareciera que había inventado una nueva forma patentada de vidrio, y la compañía incluso lo bautizó como Samsung Ultra Thin Glass (UTG). «Hemos hecho lo imposible y hemos creado un cristal ultrafino que se dobla», afirmaba la presentación de la compañía, añadiendo que «protege su pantalla de los arañazos».

Pero como el mundo vería días después, la física no es tan fácil de ignorar.

Los expertos en vidrio podrían haber avisado de lo que ocurrió a continuación, cuando resultó que el supuesto «salto» de Samsung sí utiliza polímero y es fácil de rayar después de todo. El «escudo de fibra» resistente al polvo de Samsung fracasó inmediatamente en una prueba de polvo agresiva, y las afirmaciones de la empresa en torno al cristal se han reducido al ridículo eslogan «resistente, pero tierno».

Pero Samsung no mintió sobre la principal innovación: el Galaxy Z Flip es realmente un teléfono de cristal plegable. Lo que ocurre es que el cristal está fabricado por el fabricante alemán Schott, tiene una capa de plástico blando que se puede rayar en la parte superior y, con suerte, los futuros teléfonos de cristal plegable no necesitarán esa protección adicional.

Para entender por qué, probablemente primero haya que entender cómo se puede plegar el cristal.

El vidrio flexible es real

Si te soy sincero, yo mismo sigo dándole vueltas a la cabeza. El vidrio es frágil; incluso si nunca has roto un vidrio, sabes cómo suena cuando se rompe. Es difícil imaginar cómo un material tan frágil puede convertirse en un teléfono plegable, por lo que no me sorprende que Samsung se enfrente a acusaciones de que el cristal ultrafino del Galaxy Z Flip podría no ser cristal en absoluto.

Y, sin embargo, la física del cristal plegable es extraordinariamente sencilla, según dos científicos de materiales, así como representantes del fabricante de Gorilla Glass, Corning, y de la propia Schott. La versión corta: prácticamente cualquier cosa puede doblarse si se hace lo suficientemente delgada.

«Todos los materiales que conocemos que son muy rígidos pueden doblarse hasta cierto punto», dice el Dr. Mathias Mydlak de Schott, un químico que ahora dirige el desarrollo de negocios para el vidrio ultrafino de la compañía. «Si se piensa en la madera, un 2×4 no se puede doblar, pero si se cincela un trozo muy fino, lo mismo ocurre con el vidrio», me dijo a finales del año pasado. Mientras que un cristal normal puede parecer que no se dobla antes de romperse, una cinta de vidrio lo suficientemente fina sí puede hacerlo.

Cuando se dobla un material, ya sea vidrio o cualquier otro, lo que se hace es estirar de forma natural el material en la parte exterior de la curva, e incluso el vidrio tiene cierta flexibilidad. «Se podría imaginar un muelle metálico entre cada dos átomos y el muelle alargándose cuando se estiran los dos átomos», dice Erkka Frankberg, investigador de la Universidad de Tampere que estudia formas no convencionales de vidrio.

El principal escollo: sólo se pueden estirar los enlaces químicos de un material hasta cierto punto antes de que se rompa, un concepto conocido como resistencia a la tracción. Pero si se utiliza una lámina de vidrio más fina, se estira menos material en el mismo espacio, doblando menos capas y estirando menos enlaces químicos, dice Mydlak. Esto supone una menor tensión en el vidrio, lo que permite doblarlo con más fuerza antes de que se rompa. El adelgazamiento del vidrio es uno de los «dos principales trucos» para conseguir que se doble, dice el profesor asociado de ciencias de los materiales del MIT, Juejun Hu, porque los estudiantes de física aprenden que el esfuerzo de tracción aumenta linealmente con el grosor.

Cuando se consigue que el vidrio tenga menos de cien micras de grosor -alrededor del grosor de un cabello humano- es cuando puede doblarse lo suficiente para los artilugios plegables básicos, dicen los expertos. Si se quiere un teléfono que se pliegue hacia dentro sin un enorme hueco en la bisagra, estamos hablando de decenas de micras. Piense en papel de aluminio.

Esa delgadez ya es posible con el vidrio que existe actualmente. Hace cuatro años toqué una lámina de 70 micras de vidrio Schott y la doblé con mis propias manos. Samsung dice que su Z Flip utiliza un cristal de 30 micras de grosor, y Schott dice que también ha bajado a 25 micras en el laboratorio. Tanto Corning como Schott utilizan técnicas algo similares, cada una de las cuales crea una lámina de vidrio flotante en el aire sacando finas cintas de vidrio fundido de cubas con formas especiales.

Pero el grosor no es suficiente por sí mismo. El segundo «truco principal» para el vidrio flexible es reforzarlo contra las imperfecciones, sobre todo en la superficie, donde pueden provocar fallos catastróficos cuando el vidrio se somete a tensión. Una pequeña burbuja de aire, una mota de suciedad o un minúsculo arañazo durante el proceso de fabricación o manipulación pueden ser suficientes para destruir una pieza de vidrio plegable, dicen los expertos. «Todas las tensiones que se producen en el vidrio tienden a concentrarse en esos pequeños defectos, y es ahí donde se produce la fractura», dice Frankberg.

Ahí es donde pueden entrar en juego los baños químicos y los tratamientos térmicos para fortalecer y templar el vidrio, como hemos escrito antes, pero la contrapartida es que pueden hacer que el vidrio sea más fácil de rayar. Y a medida que el vidrio se vuelve más fino -lo suficientemente fino como para doblarse- un arañazo se vuelve aún más preocupante.

Los arañazos son más mortíferos

Aunque Mydlak dice que una pieza de vidrio de Schott «puede durar para siempre» en condiciones controladas si sobrevive a la primera prueba de doblado, admite que un arañazo podría cambiar eso. «Si se raya con algo… esto va a ser un defecto inicial que puede causar problemas más adelante», dice. Si un trozo de vidrio con un arañazo lo suficientemente grande se dobla con suficiente tensión concentrada en una «pregrieta», dice Frankberg, «básicamente se propagará con la velocidad del sonido y atravesará catastróficamente todo el material».

Lo que hay que recordar es que aunque el vidrio es más resistente a los arañazos que el plástico, no es a prueba de arañazos: puede rayar con una dureza Mohs de 5 o 6, en lugar de 2 o 3 para el plástico, pero se raya de todos modos. Apuesto a que ahora mismo tienes algunos pequeños arañazos en la pantalla de cristal tradicional de tu teléfono. Pero también supongo que nunca necesitas doblar tu pantalla tradicional como lo harías con un teléfono plegable. Ahora es un problema mucho mayor.

Frankberg cree que probablemente por eso el Galaxy Z Flip de Samsung sigue teniendo un protector de pantalla de plástico en la parte superior. No para evitar arañazos o ayudar a que se doble más fácilmente, sino como una «capa de sacrificio» que se raya en lugar del vidrio, por lo que hay menos grietas catastróficas potenciales en el camino. «Probablemente reciban menos devoluciones de productos debido a la capa adicional», especula.

Mydlak, de Schott, me lo insinuó a finales del año pasado, antes de que se anunciara el Z Flip: «Lo más probable es que no se toque el cristal desnudo en absoluto, sino algo encima», dijo Mydlak cuando le pregunté si los arañazos serían algo de lo que preocuparse con el primer lote de teléfonos de cristal plegable.

Debo añadir que no sabemos del todo lo que Samsung y sus socios están haciendo con la pantalla de cristal de Schott antes de añadirla al teléfono. Schott sólo pudo confirmar que está entregando su vidrio ultrafino a Samsung, diciendo que «no puede comentar ningún detalle de procesamiento del material de vidrio en bruto.» Y aunque Samsung ha admitido que viene con un protector de pantalla preinstalado, la compañía anunció el miércoles que también está «inyectando» el vidrio «con un material especial hasta una profundidad no revelada para lograr una dureza consistente», sea lo que sea que eso signifique. Samsung no ha querido decir más, y suena bastante secreto.

Pero Samsung tiene otro socio involucrado en ese proceso. Lleva trabajando con el fabricante de pantallas coreano Dowoo Insys en este cristal desde 2013, según informa Yonhap News, y recientemente lo ha cerrado convirtiéndose en el mayor accionista de la empresa. Al parecer, Samsung tiene la exclusiva del proceso de Dowoo, pero no del cristal ultrafino de Schott, y Samsung habría decidido utilizar ambos para la pantalla del Galaxy Z Flip.

¿De qué sirve el cristal?

Todo esto sigue sin responder a la pregunta: ¿de qué sirve el cristal plegable si de todas formas se raya como el plástico? Una de las respuestas es que puede durar más tiempo; Schott dice que el vidrio no se romperá como los plásticos lo hacen naturalmente con el tiempo. También hay que tener en cuenta la claridad óptica. Además, como señaló Dieter Bohn, el cristal del Galaxy Z Flip -con o sin cubierta de polímero- tiene un tacto más agradable que el Galaxy Fold original con cubierta de plástico. El pliegue es menos prominente y, aunque se puede hendir con una uña, se siente más firme que el del Galaxy Fold.

Pero el fabricante de Gorilla Glass, Corning, quiere que sepas que el protector de pantalla del Galaxy Z Flip podría no ser necesario en un año o dos. La compañía me dice que las muestras de su nuevo vidrio flexible ya están en manos de los fabricantes de dispositivos. Espera que los dispositivos estén en el mercado en los próximos 12 a 18 meses, y está disparando para ofrecer «durabilidad, resistencia a los arañazos y claridad óptica» todo en un solo paquete para los dispositivos plegables.

Si bien un representante no pudo decir todavía cómo está haciendo Corning eso o confirmar explícitamente que no habría plástico involucrado, el plástico no parece ser el objetivo: «Hoy en día, cuando usted compra un teléfono con Gorilla Glass, usted está tocando el vidrio … eso es lo que estamos trabajando «.

Producir en masa el vidrio lo suficientemente delgado para doblar de forma fiable es un reto difícil, Corning y Schott están de acuerdo. Mydlak me dijo el año pasado que Schott todavía estaba resolviendo algunos problemas de producción, como la forma de cortar, empaquetar y enviar correctamente las bobinas de los vidrios más finos que había desarrollado sin dañarlos por el camino. Parece que la existencia del Galaxy Z Flip significa que ha resuelto algo de eso – pero los bajos rendimientos también pueden ser una de las razones por las que los teléfonos plegables son tan increíblemente caros, y por qué Corning todavía tiene que resolverlo completamente.

Es difícil culpar a Samsung por presionar tanto, incluso si sus dos plegables han tropezado desde el principio – por un lado, quiere vender pantallas plegables a otras empresas, también, como casi reveló en su último comunicado de prensa. Pero eso no hace que sea menos frustrante ver que un teléfono que se prometía como resistente a los arañazos puede rayarse fácilmente, y no significa que haya que comprarlo. Aunque si lo haces, Samsung le dice a The Verge que puedes obtener un protector de pantalla gratuito y/o un reemplazo de pantalla de 119 dólares por única vez si tu dispositivo sucumbe a los arañazos.

Frankberg aún no está convencido. «Mi opinión sincera como científico de materiales: Yo no compraría este tipo de teléfonos a estas alturas porque el tamaño del arañazo que se necesita para romperlo es muy muy pequeño», dice, señalando cómo un solo grano de arena podría destruir una pantalla de cristal plegable. «Al comprar un teléfono muy caro, yo daría un paso atrás y vería cómo mejora la tecnología».

Además, Frankberg tiene una idea de cómo podrían evolucionar estas pantallas con el tiempo: está en las primeras fases de desarrollo de una forma de vidrio que utiliza óxido de aluminio en lugar del tradicional sílice, uno que puede doblarse en lugar de romperse, y también está explorando otros materiales alternativos. (No sería la primera vez que el mundo se interesa por el vidrio de «alúmina», y es posible que también conozca la forma cristalina condensada del óxido de aluminio, el zafiro.)

Sólo me pregunto si realmente llamaríamos «vidrio» a un material así, si es que llega. Como le gusta decir a Zack Nelson, de JerryRigEverything, cuando prueba una nueva pantalla de cristal, es difícil deshacerse del estereotipo. «El cristal se rompe. Si alguien llega a crear algo más resistente que el vidrio, seguro que lo llamará de otra manera.»

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