Hirdetés bezárása

Nem sokkal az első iPhone piacra dobása előtt Steve Jobs felhívta az alkalmazottait, és dühös volt az általa használt prototípuson néhány hét után felbukkanó karcok száma miatt. Egyértelmű volt, hogy nem lehet szabványos üveget használni, ezért Jobs összeállt a Corning üveggyártó céggel. Története azonban mélyen a múlt századba nyúlik vissza.

Az egész egy sikertelen kísérlettel kezdődött. 1952-ben egy napon a Corning Glass Works vegyésze, Don Stookey fényérzékeny üvegmintát tesztelt, és 600 °C-os kemencébe helyezte. A teszt során azonban hiba lépett fel az egyik szabályozóban, és a hőmérséklet 900 °C-ra emelkedett. Stookey arra számított, hogy e hiba után egy megolvadt üvegdarabot és egy megsemmisült kemencét talál. Ehelyett azonban azt találta, hogy a mintája tejfehér táblává változott. Ahogy megpróbálta megragadni, a fogó megcsúszott és a földre esett. Ahelyett, hogy összetört volna a földön, visszapattant.

Don Stookey akkor még nem tudta, de éppen most találta fel az első szintetikus üvegkerámiát; Corning később Pyroceramnak nevezte ezt az anyagot. Könnyebb, mint az alumínium, keményebb, mint a magas széntartalmú acél, és sokszor erősebb, mint a közönséges nátron-mészüveg, ezért hamarosan a ballisztikus rakétáktól a vegyi laboratóriumokig mindenben felhasználták. Mikrohullámú sütőben is használták, és 1959-ben a Pyroceram CorningWare edények formájában bekerült az otthonokba.

Az új anyag jelentős pénzügyi áldás volt a Corning számára, és lehetővé tette a Project Muscle elindítását, amely egy hatalmas kutatási erőfeszítés az üvegek keményítésének más módjainak felkutatására. Alapvető áttörés következett be, amikor a kutatók kidolgoztak egy módszert az üveg megerősítésére úgy, hogy azt forró káliumsó-oldatba merítik. Azt találták, hogy amikor alumínium-oxidot adtak az üvegkompozícióhoz, mielőtt az oldatba mártották volna, a kapott anyag rendkívül erős és tartós volt. A tudósok hamarosan elkezdték kidobni az edzett üveget kilencemeletes épületükből, és a belső nevén 0317-es üveget fagyott csirkékkel bombázták. Az üveg rendkívüli mértékben hajlítható és csavarható volt, és körülbelül 17 850 kg/cm nyomást is kibírt. (A közönséges üveget körülbelül 1 kg/cm nyomásnak lehet kitenni.) 250-ben a Corning az anyagot Chemcor néven kezdte kínálni, abban a hitben, hogy olyan termékekben is alkalmazható lesz, mint a telefonfülkék, börtönablakok vagy szemüvegek.

Bár eleinte nagy volt az érdeklődés az anyag iránt, az eladások alacsonyak voltak. Több cég is megrendelt védőszemüveget. Ezeket azonban hamarosan visszavonták, mert féltek az üveg robbanásveszélyes módjától. A Chemcor látszólag ideális anyag lehet az autók szélvédőjéhez; bár néhány AMC Javelinben megjelent, a legtöbb gyártó nem volt meggyőződve érdemeiről. Nem hitték el, hogy a Chemcor megéri a költségnövekedést, különösen azért, mert az 30-as évek óta sikeresen használnak laminált üveget.

Corning feltalált egy költséges újítást, amivel senki sem törődött. Biztosan nem segítettek rajta az ütközési tesztek, amelyek azt mutatták ki, hogy szélvédővel "az emberi fej jelentősen nagyobb lassulást mutat" – a Chemcor sértetlenül megúszta, az emberi koponya viszont nem.

Miután a vállalat sikertelenül próbálta eladni az anyagot a Ford Motorsnak és más autógyártóknak, a Project Muscle-t 1971-ben megszüntették, és a Chemcor anyaga jégre került. Ez egy olyan megoldás volt, amelyre várni kellett a megfelelő problémára.

New York államban vagyunk, ahol a Corning főhadiszállása található. A cég igazgatója, Wendell Weeks irodája a második emeleten található. Steve Jobs pedig pontosan itt rendelt az akkor ötvenöt éves Weeks-re egy lehetetlennek tűnő feladatot: készítsenek több százezer négyzetméternyi ultravékony és ultraerős üveget, ami eddig nem létezett. És hat hónapon belül. Ennek az együttműködésnek a története – beleértve Jobs azon kísérletét, hogy megtanítsa Weeksnek az üveg működésének alapelveit, és azt a meggyőződését, hogy a célt el lehet érni – jól ismert. Azt már nem tudni, hogy Corning hogyan kezelte ezt.

Weeks 1983-ban csatlakozott a céghez; 2005-nél korábban töltötte be a legfelső posztot, felügyelve a televíziós részleget, valamint a speciális speciális alkalmazások osztályát. Kérdezd meg az üvegről, és azt fogja mondani, hogy ez egy gyönyörű és egzotikus anyag, amelynek lehetőségét a tudósok még csak most kezdték felfedezni. Ő áradozni fog az "autentikusságáról" és a tapintásra való kellemességéről, de egy idő után elmondja a fizikai tulajdonságait.

Weeks és Jobs gyengéje volt a tervezésben és a részletek iránti megszállottságban. Mindkettőt nagy kihívások és ötletek vonzották. Vezetői oldalról azonban Jobs egy kicsit diktátor volt, Weeks viszont (mint sok elődje a corningben) egy szabadabb rezsimet támogat, anélkül, hogy túlzottan tekintettel lenne az alárendeltségre. "Nincs különbség köztem és az egyes kutatók között" - mondja Weeks.

És valóban, annak ellenére, hogy nagyvállalat – tavaly 29 000 alkalmazottja volt, és 7,9 milliárd dolláros bevétele volt –, a Corning még mindig kisvállalkozásként működik. Ezt a külvilágtól való relatív távolság, az évente 1% körül mozgó halálozási arány, valamint a cég híres története teszi lehetővé. (A jelenleg 97 éves Don Stookey és más Corning-legendák még mindig láthatók a Sullivan Park kutatóintézetének folyosóin és laboratóriumaiban.) „Mindannyian itt vagyunk egy életen át” – mosolyog Weeks. "Régóta ismerjük egymást itt, és sok sikert és kudarcot éltünk meg együtt."

Weeks és Jobs közötti egyik első beszélgetésnek valójában semmi köze nem volt az üveghez. Egy időben a Corning tudósai a mikrovetítési technológián dolgoztak – pontosabban a szintetikus zöld lézerek jobb használatán. A fő gondolat az volt, hogy az emberek nem akarnak egész nap a mobiltelefonjuk miniatűr kijelzőjét bámulni, amikor filmeket vagy tévéműsorokat szeretnének nézni, a vetítés pedig természetes megoldásnak tűnt. Amikor azonban Weeks megvitatta az ötletet Jobs-szal, az Apple főnöke ostobaságnak minősítette. Ugyanakkor megemlítette, hogy valami jobbon dolgozik – egy olyan eszközön, amelynek felülete teljes egészében egy kijelzőből áll. iPhone-nak hívták.

Noha Jobs elítélte a zöld lézereket, azok az "innovációt az innovációért" képviselik, amely annyira jellemző Corningre. A cég annyira tiszteli a kísérletezést, hogy nyereségének tekintélyes 10%-át minden évben kutatás-fejlesztésbe fekteti. És jó és rossz időben. Amikor 2000-ben az ominózus dot-com-buborék kipukkadt, és a Corning értéke részvényenként 100 dollárról 1,50 dollárra esett, vezérigazgatója nemcsak arról biztosította a kutatókat, hogy továbbra is a kutatás áll a vállalat középpontjában, hanem a kutatás és fejlesztés az, ami tovább folytatja. visszahozni a sikerhez.

„Az egyike azon kevés technológiai alapú vállalatoknak, amelyek képesek rendszeresen újra fókuszálni” – mondja Rebecca Henderson, a Harvard Business School professzora, aki Corning történetét tanulmányozta. „Ezt nagyon könnyű kimondani, de nehéz megtenni.” A siker egy része abban rejlik, hogy nemcsak új technológiákat tudunk kifejleszteni, hanem azt is, hogy kitaláljuk, hogyan kezdjük el ezek tömeges gyártását. Még ha a Corning mindkét szempontból sikeres is, gyakran évtizedekbe telhet, amíg megfelelő – és kellően jövedelmező – piacot talál termékének. Ahogy Henderson professzor mondja, az innováció Corning szerint gyakran azt jelenti, hogy elfogadjuk a sikertelen ötleteket, és teljesen más célra használják fel.

Az ötlet, hogy leporoljuk a Chemcor mintáit, 2005-ben született, még mielőtt az Apple belevágott volna a játékba. Abban az időben a Motorola kiadta a Razr V3-at, egy kagylós mobiltelefont, amely üveget használt a tipikus kemény műanyag kijelző helyett. Corning egy kis csoportot hozott létre, amelynek feladata volt, hogy megvizsgálja, lehetséges-e újjáéleszteni a Type 0317 üveget olyan eszközökben való használatra, mint például mobiltelefonok vagy órák. A régi Chemcor minták körülbelül 4 milliméter vastagok voltak. Talán ritkítani is lehetne őket. A cég vezetése többszöri piackutatás után meggyőződött arról, hogy ezzel a speciális termékkel egy kis pénzt is kereshet a cég. A projekt a Gorilla Glass nevet kapta.

2007-re, amikor Jobs kifejtette elképzeléseit az új anyaggal kapcsolatban, a projekt nem jutott túl messzire. Az Apple-nek nyilvánvalóan hatalmas mennyiségű 1,3 mm vékony, vegyileg edzett üvegre volt szüksége – olyasmit, amit korábban senki sem készített. Összeköthető-e a Chemcor, amelyet még nem gyártottak tömegesen, olyan gyártási folyamathoz, amely kielégítheti a hatalmas keresletet? Lehet-e ultravékonyra készíteni egy eredetileg autóüveghez szánt anyagot, és ugyanakkor megőrizni szilárdságát? A kémiai keményítési eljárás egyáltalán hatékony lesz ilyen üvegeknél? Akkor még senki sem tudta a választ ezekre a kérdésekre. Így Weeks pontosan azt tette, amit minden kockázatkerülő vezérigazgató tenne. Igent mondott.

Egy olyan hírhedt anyag számára, hogy lényegében láthatatlan, a modern ipari üveg rendkívül összetett. Palackok vagy izzók gyártásához a közönséges nátronmészüveg elegendő, de más célra nagyon alkalmatlan, mert éles szilánkokra törhet. A boroszilikát üveg, mint például a Pyrex, kiválóan ellenáll a hősokknak, de olvasztása sok energiát igényel. Ezen túlmenően csak két módszer létezik az üveg tömeggyártására: a fúziós húzó technológia és a floatáció néven ismert eljárás, amelynek során az olvadt üveget olvadt ón alapra öntik. Az egyik kihívás, amellyel az üveggyárnak szembe kell néznie, az az igény, hogy a gyártási folyamathoz új összetételt kell igazítani, minden szükséges tulajdonsággal. Egy dolog kitalálni egy képletet. Szerinte a második dolog a végtermék elkészítése.

Az összetételtől függetlenül az üveg fő összetevője a szilícium-dioxid (más néven homok). Mivel nagyon magas olvadáspontja (1 °C), más vegyi anyagokat, például nátrium-oxidot használnak a csökkentésére. Ennek köszönhetően az üveggel könnyebben lehet dolgozni, és olcsóbban is elő lehet állítani. Ezen vegyszerek közül sok különleges tulajdonságokat is kölcsönöz az üvegnek, például ellenáll a röntgensugárzásnak vagy a magas hőmérsékletnek, képes visszaverni a fényt vagy eloszlatni a színeket. Az összetétel megváltoztatásakor azonban problémák merülnek fel: a legkisebb módosítás gyökeresen eltérő terméket eredményezhet. Például, ha sűrű anyagot, például báriumot vagy lantánt használ, akkor az olvadáspont csökken, de fennáll annak a veszélye, hogy a végső anyag nem lesz teljesen homogén. Ha pedig megerősíti az üveget, növeli a robbanásveszélyes szilánkosodás kockázatát is, ha eltörik. Röviden, az üveg olyan anyag, amelyet a kompromisszum ural. Pontosan ez az oka annak, hogy a kompozíciók, és különösen azok, amelyeket egy adott gyártási folyamatra hangolnak, annyira őrzött titok.

Az üveggyártás egyik legfontosabb lépése a hűtés. A szabványos üveg tömeggyártásánál elengedhetetlen az anyag fokozatos és egyenletes hűtése, hogy minimalizáljuk a belső feszültséget, amely egyébként könnyebben törné az üveget. Az edzett üvegnél viszont az a cél, hogy feszültséget adjunk az anyag belső és külső rétegei között. Az üvegedesztés paradox módon megerősítheti az üveget: az üveget először addig melegítik, amíg meg nem puhul, majd a külső felületét élesen lehűtik. A külső réteg gyorsan zsugorodik, míg a belső olvadt marad. A hűtés során a belső réteg megpróbál zsugorodni, így hat a külső rétegre. Az anyag közepén feszültség keletkezik, miközben a felület még jobban megsűrűsödik. Az edzett üveg eltörhet, ha a külső nyomórétegen keresztül jutunk a feszültségi zónába. Azonban még az üveg keményedésének is megvannak a határai. Az anyag szilárdságának maximális lehetséges növekedése a hűtés során bekövetkező zsugorodás mértékétől függ; a legtöbb kompozíció csak kis mértékben zsugorodik.

A kompresszió és a feszültség kapcsolatát a következő kísérlet bizonyítja legjobban: olvadt üveg jeges vízbe öntésével könnycseppszerű képződményeket hozunk létre, amelyeknek a legvastagabb része óriási nyomást képes ellenállni, beleértve az ismételt kalapácsütéseket is. A cseppek végén lévő vékony rész azonban sérülékenyebb. Amikor feltörjük, a kőbánya 3 km/h feletti sebességgel repül át az egész objektumon, így feloldja a belső feszültséget. Kirobbanóan. Egyes esetekben a képződmény olyan erővel robbanhat fel, hogy fényvillanást bocsát ki.

Az üveg kémiai temperálása, az 60-as években kifejlesztett módszer, ugyanúgy nyomásréteget hoz létre, mint a temperálás, de az úgynevezett ioncserén keresztül. Az alumínium-szilikát üveg, mint például a Gorilla Glass, szilícium-dioxidot, alumíniumot, magnéziumot és nátriumot tartalmaz. Az olvadt káliumsóba merítve az üveg felmelegszik és kitágul. A nátrium és a kálium ugyanazon az oszlopon osztozik az elemek periódusos rendszerében, ezért nagyon hasonlóan viselkednek. A sóoldat magas hőmérséklete fokozza a nátriumionok kivándorlását az üvegből, a káliumionok viszont zavartalanul átvehetik a helyüket. Mivel a káliumionok nagyobbak, mint a hidrogénionok, koncentráltabbak ugyanazon a helyen. Ahogy az üveg lehűl, még jobban lecsapódik, nyomásréteget hozva létre a felületen. (A Corning egyenletes ioncserét biztosít olyan tényezők szabályozásával, mint a hőmérséklet és az idő.) Az üvegedesztéshez képest a kémiai keményítés nagyobb nyomófeszültséget garantál a felületi rétegben (így akár négyszeres szilárdságot is garantál), és bármilyen üvegen használható. vastagsága és alakja.

Március végére a kutatók már majdnem készen voltak az új formulával. Egy gyártási módszert azonban még ki kellett találniuk. Új gyártási eljárás kitalálása szóba sem jöhetett, mert évekbe telne. Az Apple által megszabott határidő betartása érdekében két tudóst, Adam Ellisont és Matt Dejnekát bízták meg azzal, hogy módosítsanak és hibakeresést hajtsanak végre a cég által már sikeresen használt folyamaton. Olyasmire volt szükségük, amivel hetek alatt hatalmas mennyiségű vékony, átlátszó üveget lehet előállítani.

A tudósoknak alapvetően egyetlen lehetőségük volt: a fúziós folyamat. (Rengeteg új technológia van ebben a rendkívül innovatív iparágban, amelyek nevének gyakran még nincs cseh megfelelője.) Ennek során az olvadt üveget egy speciális ékre, úgynevezett "izopipe"-re öntik. Az ék vastagabb részének mindkét oldalán túlcsordul az üveg, és az alsó keskeny oldalon ismét összeér. Ezután görgőkön halad, amelyek sebessége pontosan be van állítva. Minél gyorsabban mozognak, annál vékonyabb lesz az üveg.

Az egyik ilyen eljárást alkalmazó gyár a Kentucky állambeli Harrodsburgban található. 2007 elején ez a fióktelep teljes kapacitással működött, hét ötméteres tankjával óránként 450 kg televíziós LCD panelnek szánt üveget hozott a világra. Egy ilyen tank elég lehet az Apple kezdeti keresletéhez. De először felül kellett vizsgálni a régi Chemcor kompozíciók képleteit. Az üvegnek nem csak 1,3 mm vékonynak kellett lennie, hanem lényegesen szebbnek is kellett lennie, mint mondjuk egy telefonfülke kitöltőnek. Elissonnak és csapatának hat hét állt rendelkezésére, hogy tökéletesítse. Ahhoz, hogy az üveg a "fúziós húzás" folyamatban módosuljon, az szükséges, hogy viszonylag alacsony hőmérsékleten is rendkívül rugalmas legyen. A probléma az, hogy bármi, amit a rugalmasság javítására tesz, az olvadáspontot is jelentősen növeli. Több meglévő összetevő módosításával és egy titkos összetevő hozzáadásával a tudósok javítani tudták a viszkozitást, miközben nagyobb feszültséget és gyorsabb ioncserét biztosítottak az üvegben. A tankot 2007 májusában bocsátották vízre. Júniusban négy futballpálya megtöltéséhez elegendő Gorilla Glass üveget gyártott.

Öt év alatt a Gorilla Glass a puszta anyagból esztétikai standardtá vált – ez egy apró szakadék, amely elválasztja fizikai énünket a virtuális élettől, amelyet a zsebünkben hordunk. Megérintjük az üveg külső rétegét, és testünk lezárja az áramkört az elektróda és a szomszédja között, így a mozgást adatokká alakítja. A Gorilla jelenleg 750 márka több mint 33 termékében szerepel világszerte, beleértve a laptopokat, táblagépeket, okostelefonokat és televíziókat. Ha rendszeresen húzza az ujját egy eszközön, valószínűleg már ismeri a Gorilla Glasst.

A Corning bevételei az évek során az egekbe szöktek, a 20-es 2007 millió dollárról 700-ben 2011 millió dollárra. És úgy tűnik, hogy az üvegnek más felhasználási lehetőségei is lesznek. Eckersley O'Callaghan, akinek a tervezői felelősek több ikonikus Apple Store megjelenéséért, ezt a gyakorlatban is bebizonyította. Az idei Londoni Design Fesztiválon egy kizárólag Gorilla Glass-ból készült szobrot mutattak be. Ez idővel újra megjelenhet az autók szélvédőjén. A cég jelenleg tárgyal a sportautókban való felhasználásáról.

Hogyan néz ki ma az üveg körüli helyzet? Harrodsburgban a speciális gépek rutinszerűen fadobozokba rakják őket, teherautókkal Louisville-be, majd vonattal a nyugati part felé küldik őket. Miután ott vannak, az üveglapokat teherhajókra helyezik, és kínai gyárakba szállítják, ahol több végső folyamaton mennek keresztül. Először forró káliumfürdőt kapnak, majd kisebb téglalapokra vágják.

Természetesen minden mágikus tulajdonsága ellenére a Gorilla Glass meghibásodhat, sőt néha nagyon „hatékonyan”. Eltörik, ha leejtjük a telefont, pókká változik, ha meghajlik, megreped, ha ráülünk. Elvégre még mindig üveg. És ezért van egy kis csapat Corningban, akik a nap nagy részét azzal töltik, hogy lebontják.

„Mi norvég kalapácsnak hívjuk” – mondja Jaymin Amin, miközben kihúz egy nagy fémhengert a dobozból. Ezt az eszközt általában repüléstechnikai mérnökök használják a repülőgépek alumíniumtörzsének szilárdságának tesztelésére. Amin, aki az összes új anyag fejlesztését felügyeli, kifeszíti a rugót a kalapácsban, és teljes 2 joule energiát bocsát ki a milliméter vékony üveglapba. Ez az erő nagy horpadást hoz létre a tömör fán, de semmi sem történik az üveggel.

A Gorilla Glass sikere számos akadályt jelent Corning számára. Története során először szembesül a vállalat ilyen nagy kereslettel termékei új verziói iránt: minden alkalommal, amikor új üvegiterációt ad ki, meg kell figyelni, hogyan viselkedik a megbízhatóság és robusztusság szempontjából közvetlenül az üvegben. terület. Ebből a célból Amin csapata több száz törött mobiltelefont gyűjt össze. "A sérülés, legyen az kicsi vagy nagy, szinte mindig ugyanott kezdődik" - mondja Kevin Reiman tudós, és a HTC Wildfire egy szinte láthatatlan repedésére mutat, amely az előtte lévő asztalon lévő több törött telefon egyike. Miután megtalálta ezt a repedést, megmérheti a mélységét, hogy képet kapjon arról, milyen nyomásnak voltak kitéve az üveg; ha le tudja utánozni ezt a repedést, megvizsgálhatja, hogyan terjedt el az anyagban, és megpróbálhatja a jövőben megakadályozni, akár az összetétel módosításával, akár kémiai keményítéssel.

Ezen információk birtokában Amin csapatának többi tagja újra és újra kivizsgálhatja ugyanazt az anyagi hibát. Ehhez emelőkaros préseket, gránit-, beton- és aszfaltfelületeken végzett ejtési teszteket, különféle tárgyakat üvegre ejtenek, és általában egy sor ipari megjelenésű kínzóeszközt használnak gyémánthegyek arzenáljával. Még egy nagy sebességű kamerával is rendelkeznek, amely másodpercenként millió képkockát rögzíthet, ami jól jön az üveghajlítás és a repedések terjedésének tanulmányozásához.

Az ellenőrzött pusztítás azonban kifizetődik a cég számára. Az első verzióhoz képest a Gorilla Glass 2 húsz százalékkal erősebb (a harmadik változatnak pedig jövő év elején kell megjelennie a piacon). A Corning tudósai ezt úgy érték el, hogy a külső réteg összenyomódását a határokig szorították – kissé konzervatívak voltak a Gorilla Glass első verziójával – anélkül, hogy növelték volna az eltolódással összefüggő robbanásveszélyes törés kockázatát. Ennek ellenére az üveg törékeny anyag. És bár a rideg anyagok nagyon jól ellenállnak a nyomásnak, feszítéskor rendkívül gyengék: ha meghajlítod, eltörhetnek. A Gorilla Glass kulcsa a külső réteg összenyomása, amely megakadályozza, hogy a repedések szétterjedjenek az anyagban. A telefon leejtésekor előfordulhat, hogy a kijelzője nem törik el azonnal, de az esés annyi sérülést okozhat (még egy mikroszkopikus repedés is elegendő), hogy az anyag szilárdságát alapvetően rontja. A következő legkisebb esésnek súlyos következményei lehetnek. Ez az egyik elkerülhetetlen következménye annak, ha olyan anyaggal dolgozunk, amely a kompromisszumokról szól, egy tökéletesen láthatatlan felület létrehozásáról.

Újra a harrodsburgi gyárban vagyunk, ahol egy fekete Gorilla Glass pólós férfi egy 100 mikronos (nagyjából alufólia vastagságú) üveglappal dolgozik. Az általa üzemeltetett gép egy sor görgőn vezeti át az anyagot, amelyből az üveg meggörbülve, mint egy hatalmas, fényes átlátszó papírdarab kerül elő. Ezt a rendkívül vékony és tekercselhető anyagot Willow-nak hívják. A Gorilla Glass üveggel ellentétben, amely kicsit úgy működik, mint a páncél, a Willow inkább esőkabáthoz hasonlítható. Tartós és könnyű, és rengeteg potenciált rejt magában. A Corning kutatói úgy vélik, hogy az anyagot rugalmas okostelefon-kialakításokban és ultravékony OLED-kijelzőkben is alkalmazhatják. Az egyik energiacég a Willow-t napelemekben is szeretné használni. A Corningnél még üveglapos e-könyveket is elképzelnek.

Egy napon Willow 150 méter üveget fog szállítani hatalmas tekercseken. Mármint ha valaki valóban megrendeli. Egyelőre a tekercsek tétlenül állnak a Harrodsburgh-i gyárban, és arra várnak, hogy a megfelelő probléma felmerüljön.

Forrás: Wired.com
.