Apple dùng titan trên iPhone 15 Pro: Lợi hay hại?

Khi Apple chính thức ra mắt iPhone 15 Pro và 15 Pro Max trong sự kiện “Wonderlust”, thay đổi dễ nhận thấy nhất ở dòng Pro nằm trong việc lựa chọn chất liệu chế tạo. Dòng Pro đã được nâng cấp từ khung thép không gỉ lên khung được làm từ “titan hạng 5” và đó cũng là điểm mà Apple muốn tập trung trong các chiến dịch quảng cáo iPhone 15 Pro và Pro Max. Vậy thì tại sao Apple lại quyết định chuyển từ chất liệu thép không gỉ sang titan hạng 5?

Lịch sử titan

Lịch sử của titan trải dài từ những năm 1790 ở Anh, nhưng nó không được đưa vào sản xuất cho đến đầu những năm 1900. Titan là nguyên tố phổ biến thứ chín trong lớp vỏ Trái Đất và nó tồn tại trong khoáng thạch sphene, rutil và nhiều những khoáng chất khác.

Được biết đến như vật liệu cứng cỏi ngang thép nhưng chỉ nặng bằng một nửa, hợp kim titan được sử dụng rộng rãi trong ngành hàng không vũ trụ và ô tô, không chỉ vì trọng lượng nhẹ mà còn vì titan bền và không dễ bị ăn mòn. Titan chống lại các phản ứng hóa học với dung dịch clorua và nhiều loại axit. Kim loại đa năng này cũng được sử dụng để định hình xương, hông nhân tạo và các thiết bị cấy ghép y tế khác cho cơ thể con người.

Trước khi được gọi là titan, kim loại này được đặt tên là gregorite theo tên William Gregor, mục sư và nhà địa chất nghiệp dư, người đã phát hiện ra nó ở Cornwall, Anh, vào năm 1791. Gregor đã phân tích cát đen từ tính trong thời gian rảnh rỗi và đã tình cờ phát hiện ra một loại kim loại mới. Martin Heinrich Klaproth, một nhà hóa học người Đức đã phát hiện ra vật liệu này vài năm sau đó. Vì sức mạnh của nó, ông quyết định gọi nó là titan theo tên các Titan trong thần thoại Hy Lạp. Mãi đến năm 1797, Klaproth mới nhận ra phát hiện của mình chính là gregorite của Gregor.

Phải một thập kỷ sau, titan mới được tách thành công và chúng ta bắt đầu kết hợp nó vào nhiều loại sản phẩm ngày nay.

Quặng titan được khai thác và xử lý để chiết xuất kim loại titan, chất màu titan dioxide (TiO2) và các hợp chất titan khác, được sử dụng trong nhiều ứng dụng công nghiệp, bao gồm hàng không vũ trụ, ô tô, y tế và các sản phẩm tiêu dùng.

Ứng dụng của titan trong cuộc sống

Hợp kim Titan hạng 5 hoặc Ti-6Al-4V (90% titan, 6% nhôm, 4% vanadi) được sử dụng trong gần 50% tất cả các ứng dụng thành phần máy bay, từ động cơ đến khung, được đánh giá cao về khả năng chống ăn mòn, khả năng chịu nhiệt, khả năng bảo trì và độ bền, trọng lượng nhẹ.

Các "hạng" titan dễ gây nhầm lẫn cho người tiêu dùng, vì từ "hạng" có ý nghĩa chung về chất lượng, tốt hoặc kém hơn, trong khi với các hạng titan theo ASTM (tổ chức tiêu chuẩn quốc tế thực hiện phát triển và xuất bản các tiêu chuẩn kỹ thuật cho vật liệu, sản phẩm, hệ thống và dịch vụ), là một loạt các hợp kim khác nhau với các đặc tính khác nhau (ví dụ: hạng 1-4 là titan tinh khiết về mặt thương mại, chỉ có lượng oxy là khác nhau; hạng 5-29 là tất cả các hợp kim của titan với các kim loại khác, ví dụ: nhôm, nickel, crom, v.v...

Vì vậy, titan hạng 5 không phải là titan nguyên chất mà là một hợp kim, khiến nó cứng hơn titan nguyên chất. Nó được cho là khó trầy xước hơn thép không gỉ 316L vốn được Apple sử dụng trên iPhone Pro đời trước. Nhưng trên thực tế, bất cứ thứ gì đủ cứng để gây trầy xước cho một trong hai cũng sẽ có khả năng làm xước cả hai kim loại.

Cha đẻ của Ti-6Al-4V là Stanley Abkowitz (1927-2017), là người tiên phong trong ngành công nghiệp titan và đã phát minh ra vật liệu siêu bền này khi còn phục vụ trong quân đội Mỹ.

Một điểm quan trọng nữa là titan tương thích về mặt sinh học với cơ thể con người, nghĩa là cơ thể không cố đào thải nó. Nó cũng có khả năng tự nhiên tích hợp với xương trong cơ thể để tạo ra một cấu trúc vĩnh viễn. Điều này làm cho titan hữu ích trong nhiều thành phần thiết bị y tế bao gồm cấy ghép y tế và nha khoa, dụng cụ y tế và vật tư làm đẹp, chẳng hạn như van tim; kim, nhíp phẫu thuật, kéo, kẹp, v.v...; cấy ghép răng,....

Trước năm 1970, hầu hết các ứng dụng titan không phục vụ cho sản phẩm thương mại dân dụng mà gần như chỉ dành cho ngành công nghiệp hàng không. Chiếc đồng hồ X-8 Chronometer của Citizen ra mắt năm đó đã sử dụng titan làm khung, bắt đầu mang titan đến dòng sản phẩm phổ biến. Sau đó 10 năm, chiếc đồng hồ IWC x Porsche Design Chronograph ra mắt và đã quảng cáo mạnh mẽ việc sử dụng titan đến mức khiến nhiều người nghĩ rằng nó là đồng hồ titan đầu tiên. Titan ngày càng được ứng dụng nhiều trong cuộc sống và cuối cùng, Apple đã chọn sử dụng chất liệu này trên iPhone 15 Pro/Pro Max, khi mà trước đó họ cũng đã sử dụng trên Apple Watch Ultra.

Tại sao Apple lại chọn titan?

Trong sự kiện ra mắt iPhone 15, Apple đã tự hào giới thiệu về chất liệu titan hạng 5. Apple tuyên bố rằng titan hạng 5 là "một hợp kim có độ bền kéo thậm chí còn cao hơn titan nguyên chất. Nó thường được dành riêng cho các ứng dụng mà sự cân bằng về độ bền, khả năng tạo hình dáng cũng như trọng lượng là đặc biệt quan trọng. Trên thực tế, đây chính là hợp kim được sử dụng trên tàu thăm dò Sao Hỏa".

Titan cũng là loại vật liệu có giá cao. Là một kim loại nguyên tố đất, do giá cả nên nhiều người cho rằng titan là kim loại quý hiếm. Trên thực tế, mức giá cao của nó thực chất là do yêu cầu quá trình phức tạp để tách và xử lý.

Titan có điểm nóng chảy cực cao, điều này làm cho việc gia công titan rất khó so với thép. Không như titan, thép không xuất hiện tự nhiên và đòi hỏi một số quy trình nhất định trước khi sẵn sàng sử dụng. Thép chủ yếu là hợp kim của sắt và cacbon.

Nói chung, thép được biết đến với độ bền, khả năng chịu nhiệt, độ bền kéo, khả năng gia công cao và các tính chất vật lý vượt trội khác. Chi phí thấp hơn và các đặc tính của nó làm cho thép trở thành lựa chọn phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp, từ xây dựng, ô tô, cơ sở hạ tầng, máy móc công nghiệp, v.v...

Tuy nhiên, titan lại là một trong những kim loại có tỷ số giữa độ bền và trọng lượng cao nhất thế giới và đây cũng là điều mà Apple muốn đạt được trên thế hệ iPhone Pro mới.

Titan cứng như thép nhưng nhẹ hơn 45% và bền gấp đôi, tuy nhiên chỉ nặng hơn nhôm 60%. Thế hệ iPhone 14 Pro sử dụng thép không gỉ đã nhận một số phàn nàn về cân nặng, đối với iPhone 15 Pro và Pro Max, chất liệu titan đã giúp giảm trọng lượng đáng kể và bạn có thể cảm nhận ngay sự nhẹ nhàng khi cầm máy.

iPhone 15 Pro nặng 188g trong khi iPhone 14 Pro nặng 206g, tương tự, iPhone 15 Pro Max nặng 221g trong khi thế hệ trước có khung thép không gỉ nặng đến 240g. Và cái tên “titan” cũng góp phần làm tăng lên sự sang trọng cho máy, do đó nó là điểm nhấn trong chiến lược quảng cáo iPhone của Apple.

Nói về độ bền, khả năng chống xước của titan kém hơn thép. Xét về độ cứng bề mặt, titan nằm giữa nhôm và thép nên sẽ trầy xước nhanh hơn thép. Đây thường là lý do tại sao titan được sản xuất hàng loạt không thích hợp để đánh bóng, thay vào đó là bề mặt được phun cát phay xước và đó cũng là điều Apple làm trên iPhone 15 Pro.

Thêm vào đó, Apple sử dụng công nghệ mạ PVD (phương pháp bay hơi lắng đọng vật lý, được thực hiện dưới điều kiện chân không 10-2 đến 10-4 Torr) để tăng thêm lớp bảo vệ. Nhưng theo thử nghiệm của iFixit, màu sắc trên lớp vỏ titan dễ bị trầy xước.

Vậy thì liệu khung titan có khiến iPhone 15 Pro hay Pro Max yếu hơn, theo những thử nghiệm trên mạng xã hội?

Trang Consumer Reports đã thực hiện bài kiểm tra độ bền của riêng mình theo tiêu chuẩn phòng thí nghiệm, và phát hiện điều hoàn toàn ngược lại. Sau 100 lần thử nghiệm thả rơi, trang này kết luận iPhone 15 Pro Max có khả năng chịu rơi rớt không thua kém bất cứ mẫu iPhone nào trước đây và với các flagship của hãng khác.

Trong bài kiểm tra bẻ cong, ngược lại với chiếc iPhone bị vỡ mặt lưng gần như ngay lập tức trong thử nghiệm của JerryRigEverything, iPhone 15 Pro Max trong thử nghiệm này vẫn không bị hư hỏng dưới tác động lực 110 pound (khoảng 50kg).

Cuối cùng, trang này kết luận không có vấn đề gì với khả năng chống chịu tác động của iPhone 15 Pro Max.

Ngay cả khi kính sau trên iPhone 15 Pro bị vỡ thì chi phí sửa chữa cũng rẻ hơn so với thế hệ trước. Trên 15 Pro Max, chi phí sửa chữa sẽ là 199 USD. Đối với iPhone 15 Pro là 169 USD. Ngược lại, giá để khôi phục mặt kính sau trên iPhone 14 Pro Max là 549 USD và đối với iPhone 14 Pro là 499 USD.

Liệu này có nghĩa là video của JerryRigEverything là hoàn toàn sai? Dĩ nhiên là không. Nhưng có lẽ nó cho thấy chúng ta nên xem xét qua nhiều thử nghiệm khác nhau và độ bền thực sự của iPhone 15 Pro/Pro Max chỉ có thể được kiểm chứng bởi chính người dùng theo thời gian.

Apple có quảng cáo sai sự thật về vỏ titan?

Một trong các vấn đề gây tranh cãi nhất đối với người dùng Việt kể từ khi iPhone 15 Pro và Pro Max ra mắt lại là bộ khung titan của bộ đôi smartphone mới này. Trong sự kiện, Apple khẳng định các iPhone 15 cao cấp là những iPhone đầu tiên được trang bị bộ khung làm bằng hợp kim titan hạng 5.

Tuy nhiên, nhiều người cho rằng thực chất bộ khung này chỉ làm bằng kim loại thông thường và được mạ một lớp titan bên ngoài. Quả thật nếu nhìn bằng mắt thường cùng với lớp màu bao phủ ngoài thân máy, thật khó phân biệt được 2 loại vật liệu này với nhau. Nhưng kênh YouTube JerryRigEverything đã có màn mổ xẻ chiếc iPhone 15 Pro Max, để người dùng có cái nhìn rõ ràng hơn về loại vật liệu làm nên bộ khung của thiết bị này.

Sử dụng một máy cắt kim loại, anh Zack Nelson đã cắt đôi phần khung của iPhone 15 Pro Max, để lộ bên trong viền của máy. Từ đó, chúng ta có thể thấy khung viền của máy thật sự có hai lớp kim loại, với lớp nhôm màu bạc bên trong và lớp titan màu sẫm hơn bên ngoài.

Zack dùng thước đo và kết luận rằng titan được sử dụng trong iPhone 15 Pro Max dày khoảng 1mm và anh cho biết dù không phải khung titan hoàn toàn, nhưng việc liên kết hai kim loại là một quá trình phức tạp mà Apple đã làm khá tốt. Theo Zack, phần titan này có thể trị giá khoảng 30 USD theo trọng lượng, nếu thật sự là titan hạng 5, chưa kể phí gia công.

Trong một thử nghiệm khác, Zack đã nung chảy khung iPhone 15 Pro Max để xem chúng ta thật sự có thể tách được titan ra khỏi nhôm không.

Do nhôm tan chảy ở 815 độ C, nên việc tách hai kim loại có thể nhờ vào nhiệt, vì titan cần đến 1650C để tan chảy (do đó rất khó để xử lý, như đã nói ở trên). Cuối cùng, phần nhôm trên iPhone 15 Pro Max đã bị nung chảy chỉ còn một nhúm nhỏ, nhưng phần khung titan vẫn nguyên vẹn, ngay cả lớp mạ cũng gần như còn nguyên. Qua thử nghiệm này, chúng ta cũng biết Apple không chỉ dùng titan trong khung, mà còn dùng nó trên nút bấm, cũng như cổng USB-C, vì đó là những gì còn lại sau quá trình nung chảy nhôm.

Và qua thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, Zack cũng xác nhận đây là titan hạng 5 do kết quả cho thấy lượng titan và các kim loại khác là phù hợp với titan hạng 5.

Vậy liệu Apple có nói dối về việc iPhone 15 Pro và Pro Max có khung titan? Câu trả lời là không, hay chính xác hơn là không hẳn. Thứ nhất, Apple cũng đã nói về việc dùng nhôm cùng titan trong sự kiện ra mắt, thứ hai, trên trang sản phẩm Apple cũng nói rõ về cách họ làm khung iPhone 15 Pro và Pro Max như sau:

“Sử dụng quá trình nhiệt cơ lần đầu được ứng dụng trong ngành, lớp vỏ Titan bao lấy kết cấu phụ làm từ 100% nhôm tái chế, liên kết hai kim loại này với nhau nhờ sức mạnh ấn tượng thông qua quá trình khuếch tán ở trạng thái rắn. Khung nhôm giúp tản nhiệt và cho phép thay mặt lưng kính dễ dàng.”

Tuy nhiên, ngoài việc nói trong sự kiện thì phần thông tin trên nằm trong mục tin tức mà ít khách hàng bình thường nào tìm đến khi mua máy, họ chỉ biết là iPhone làm từ titan theo quảng cáo được Apple đẩy mạnh.

Tại sao Apple không dùng hoàn toàn khung titan?

Đầu tiên là lý do chi phí đã nói ở trên, dù Apple đã cố giữ mức giá của iPhone 15 Pro và Pro Max không đổi so với thế hệ trước, nhưng việc tăng lượng titan chắc chắn sẽ làm tăng giá thành.

Lý do thứ hai và có lẽ quan trọng hơn, đó chính là độ dẫn nhiệt của titan được xếp vào hàng thấp và nhôm là một vật liệu dẫn nhiệt rất tốt. Apple cần phải sử dụng nhôm trong cả khung cạnh viền và khung thân máy để giúp iPhone 15 Pro tản nhiệt, vì bên trong máy không có một hệ thống tản nhiệt chủ động nào, ví dụ như một số smartphone Android có tản nhiệt buồng hơi nước.

Trên thực tế, ngay cả khi Apple đã phối hợp nhôm và titan, thì vấn đề quá nhiệt vẫn xảy ra và đang là nỗi lo của không ít người dùng iPhone 15 Pro/Pro Max. Theo nhà phân tích nổi tiếng Ming-Chi Kuo, khung titan là một phần nguyên nhân gây ra sự cố này.

Nhưng dù sao đây cũng chỉ là tuyên bố của nhà phân tích này, về phía Apple, hãng cho biết các sự cố quá nhiệt không liên quan đến khung titan, mà là do “có lỗi trong iOS 17” và các nhà phát triển ứng dụng bên thứ ba như Instagram, Uber hay các game như Asphalt 9 chưa tối ưu tốt cho chip A17 Pro, và sẽ sửa qua một bản cập nhật sau khi họ làm việc với các nhà phát triển để đảm bảo không ảnh hưởng đến hiệu suất máy.

Titan hạng 5 bền và nhẹ, điều này đã cho phép Apple thiết kế iPhone 15 Pro với khung mỏng hơn, nhẹ hơn và về lý thuyết là bền hơn. Tuy nhiên, với những gì xảy ra gần đây, có thể thấy titan cũng là lựa chọn chất liệu gây nhiều tranh cãi nhất của Apple trong những năm qua và khách hàng sẽ chính là những người kiểm chứng đáng tin cậy nhất với chất lượng của thế hệ iPhone 15 năm nay.