Maak advertensie toe

Kort voor die bekendstelling van die eerste iPhone het Steve Jobs na sy werknemers geroep en was hy woedend oor 'n klomp skrape wat na 'n paar weke op die prototipe verskyn het wat hy gebruik het. Dit was duidelik dat dit nie moontlik was om standaardglas te gebruik nie, daarom het Jobs met die glasmaatskappy Corning saamgespan. Sy geskiedenis gaan egter terug tot diep in die vorige eeu.

Dit het alles begin met een mislukte eksperiment. Eendag in 1952 het die chemikus van Corning Glass Works, Don Stookey, 'n monster van fotosensitiewe glas getoets en dit in 'n 600°C-oond geplaas. Tydens die toets het 'n fout egter in een van die reguleerders voorgekom en die temperatuur het tot 900 °C gestyg. Stookey het verwag om 'n gesmelte stuk glas en 'n vernietigde oond te vind ná hierdie fout. In plaas daarvan het hy egter gevind dat sy monster in 'n melkwit plaat verander het. Terwyl hy haar probeer gryp, het die knypers gegly en op die grond geval. In plaas daarvan om op die grond te breek, het dit teruggespring.

Don Stookey het dit toe nie geweet nie, maar hy het pas die eerste sintetiese glaskeramiek uitgevind; Corning het hierdie materiaal later Pyroceram genoem. Ligter as aluminium, harder as hoë-koolstofstaal, en baie keer sterker as gewone soda-kalkglas, het dit gou gebruik gevind in alles van ballistiese missiele tot chemiese laboratoriums. Dit is ook in mikrogolfoonde gebruik, en in 1959 het Pyroceram huise betree in die vorm van CorningWare-kookware.

Die nuwe materiaal was 'n groot finansiële seën vir Corning en het die bekendstelling van Project Muscle moontlik gemaak, 'n massiewe navorsingspoging om ander maniere te vind om glas te verhard. 'n Fundamentele deurbraak het plaasgevind toe navorsers met 'n metode vorendag gekom het om glas te versterk deur dit in 'n warm oplossing van kaliumsout te dompel. Hulle het gevind dat wanneer hulle aluminiumoksied by die glassamestelling gevoeg het voordat dit in die oplossing gedompel is, die resulterende materiaal merkwaardig sterk en duursaam was. Die wetenskaplikes het gou begin om sulke geharde glas uit hul negeverdiepinggebou te gooi en die glas, wat intern as 0317 bekend staan, met bevrore hoenders te bombardeer. Die glas kon tot 'n buitengewone mate gebuig en gedraai word en het ook 'n druk van sowat 17 850 kg/cm weerstaan. (Gewone glas kan aan 'n druk van ongeveer 1 250 kg/cm onderwerp word.) In 1962 het Corning die materiaal onder die naam Chemcor begin aanbied, omdat hy geglo het dat dit toepassings sou vind in produkte soos telefoonhokkies, tronkvensters of brille.

Alhoewel daar aanvanklik baie belangstelling in die materiaal was, was verkope laag. Verskeie maatskappye het bestellings vir veiligheidsbrille geplaas. Dit is egter gou teruggetrek weens kommer oor die plofbare manier waarop die glas kan breek. Chemcor kan blykbaar die ideale materiaal vir motorruite word; hoewel dit in 'n paar AMC Javelins verskyn het, was die meeste vervaardigers nie oortuig van sy meriete nie. Hulle het nie geglo dat Chemcor die kosteverhoging werd was nie, veral omdat hulle sedert die 30's gelamineerde glas suksesvol gebruik het.

Corning het 'n duur innovasie uitgevind waaraan niemand omgegee het nie. Hy is beslis nie gehelp deur die botstoetse nie, wat gewys het met voorruite “toon die menslike kop aansienlik hoër vertragings” – die Chemcor het ongedeerd oorleef, maar die menslike skedel nie.

Nadat die maatskappy onsuksesvol probeer het om die materiaal aan Ford Motors en ander motorvervaardigers te verkoop, is Project Muscle in 1971 beëindig en die Chemcor-materiaal het op ys beland. Dit was 'n oplossing wat moes wag vir die regte probleem.

Ons is in die staat New York, waar die Corning-hoofkwartiergebou geleë is. Die direkteur van die maatskappy, Wendell Weeks, het sy kantoor op die tweede verdieping. En dit is juis hier waar Steve Jobs die destyds vyf-en-vyftigjarige Weeks 'n skynbaar onmoontlike taak opgedra het: om honderdduisende vierkante meter ultradun en ultrasterk glas te vervaardig wat tot nou toe nie bestaan ​​het nie. En binne ses maande. Die storie van hierdie samewerking – insluitend Jobs se poging om Weeks die beginsels van hoe glas werk te leer en sy oortuiging dat die doel bereik kan word – is welbekend. Hoe Corning dit werklik reggekry het, is nie meer bekend nie.

Weeks het in 1983 by die firma aangesluit; vroeër as 2005 het hy die toppos beklee en toesig gehou oor die televisie-afdeling sowel as die departement vir spesiale gespesialiseerde toepassings. Vra hom oor glas en hy sal jou vertel dat dit 'n pragtige en eksotiese materiaal is, waarvan wetenskaplikes vandag nog net begin ontdek het. Hy sal raas oor die "egtheid" en aangenaamheid om aan te raak, net om jou na 'n rukkie van die fisiese eienskappe daarvan te vertel.

Weeks en Jobs het 'n swakheid vir ontwerp en 'n obsessie met detail gedeel. Albei was aangetrokke tot groot uitdagings en idees. Van die bestuurskant af was Jobs egter 'n bietjie van 'n diktator, terwyl Weeks, aan die ander kant (soos baie van sy voorgangers by Corning), 'n vryer regime ondersteun sonder te veel agting vir ondergeskiktheid. “Daar is geen skeiding tussen my en die individuele navorsers nie,” sê Weeks.

En inderdaad, ten spyte daarvan dat dit 'n groot maatskappy is—dit het verlede jaar 29 000 werknemers en $7,9 miljard se inkomste gehad — tree Corning steeds op soos 'n klein besigheid. Dit word moontlik gemaak deur sy relatiewe afstand van die buitewêreld, 'n sterftesyfer wat elke jaar rondom 1% beweeg, en ook die maatskappy se bekende geskiedenis. (Don Stookey, nou 97, en ander Corning-legendes kan steeds in die gange en laboratoriums van die Sullivan Park-navorsingsfasiliteit gesien word.) “Ons is almal hier vir die lewe,” glimlag Weeks. “Ons ken mekaar al lank hier en het baie suksesse en mislukkings saam beleef.”

Een van die eerste gesprekke tussen Weeks en Jobs het eintlik niks met glas te doen gehad nie. Op 'n tyd het Corning-wetenskaplikes aan mikroprojeksietegnologie gewerk - meer presies, 'n beter manier om sintetiese groen lasers te gebruik. Die hoofgedagte was dat mense nie heeldag na 'n miniatuurskerm op hul selfoon wil staar wanneer hulle flieks of TV-programme wil kyk nie, en projeksie het na 'n natuurlike oplossing gelyk. Toe Weeks die idee met Jobs bespreek het, het die Apple-baas dit egter as onsin afgemaak. Terselfdertyd het hy genoem dat hy aan iets beters werk – 'n toestel waarvan die oppervlak geheel en al uit 'n skerm bestaan. Dit is die iPhone genoem.

Alhoewel Jobs groen lasers veroordeel het, verteenwoordig hulle die "innovasie ter wille van innovasie" wat so kenmerkend is van Corning. Die maatskappy het soveel respek vir eksperimentering dat hy elke jaar 'n eerbare 10% van sy wins in navorsing en ontwikkeling belê. En in goeie en slegte tye. Toe die onheilspellende dot-com-borrel in 2000 gebars het en Corning se waarde van $100 per aandeel tot $1,50 gedaal het, het sy uitvoerende hoof navorsers verseker nie net dat navorsing steeds die kern van die maatskappy is nie, maar dat dit navorsing en ontwikkeling is wat dit aan die gang gehou het. na sukses terug te bring.

"Dit is een van die min tegnologie-gebaseerde maatskappye wat in staat is om op 'n gereelde basis te herfokus," sê Rebecca Henderson, 'n Harvard Business School professor wat Corning se geskiedenis bestudeer het. "Dit is baie maklik om te sê, maar moeilik om te doen." Deel van daardie sukses lê in die vermoë om nie net nuwe tegnologie te ontwikkel nie, maar ook om uit te vind hoe om dit op 'n massiewe skaal te begin vervaardig. Selfs al is Corning op albei hierdie maniere suksesvol, kan dit dikwels dekades neem om 'n geskikte – en voldoende winsgewende – mark vir sy produk te vind. Soos professor Henderson sê, beteken innovasie, volgens Corning, dikwels om mislukte idees te neem en dit vir 'n heeltemal ander doel te gebruik.

Die idee om Chemcor se monsters af te stof het in 2005 ontstaan, voordat Apple selfs in die spel gekom het. Motorola het destyds die Razr V3 vrygestel, 'n clamshell-selfoon wat glas in plaas van die tipiese harde plastiekskerm gebruik het. Corning het 'n klein groepie gevorm wat die taak gehad het om te kyk of dit moontlik is om Type 0317-glas te laat herleef vir gebruik in toestelle soos selfone of horlosies. Die ou Chemcor-monsters was ongeveer 4 millimeter dik. Miskien kan hulle uitgedun word. Ná verskeie markopnames het die maatskappy se bestuur oortuig geraak dat die maatskappy ’n bietjie geld uit dié gespesialiseerde produk kan maak. Die projek is Gorilla Glass genoem.

Teen 2007, toe Jobs sy idees oor die nuwe materiaal uitgespreek het, het die projek nie baie ver gekom nie. Apple het duidelik massiewe hoeveelhede van 1,3 mm dun, chemies geharde glas benodig – iets wat niemand voorheen geskep het nie. Kan Chemcor, wat nog nie massavervaardig is nie, gekoppel word aan 'n vervaardigingsproses wat in die massiewe vraag kan voorsien? Is dit moontlik om 'n materiaal wat oorspronklik bedoel was vir motorglas ultradun te maak en terselfdertyd sy sterkte te behou? Sal die chemiese verhardingsproses selfs effektief wees vir sulke glas? Destyds het niemand die antwoord op hierdie vrae geweet nie. Weeks het dus presies gedoen wat enige risiko-sku uitvoerende hoof sou doen. Hy het ja gesê.

Vir 'n materiaal wat so berug is dat dit in wese onsigbaar is, is moderne industriële glas merkwaardig kompleks. Gewone soda-kalkglas is voldoende vir die vervaardiging van bottels of gloeilampe, maar is baie ongeskik vir ander gebruike, aangesien dit in skerp skerwe kan versplinter. Borosilikaatglas soos Pyrex is uitstekend om termiese skok te weerstaan, maar die smelt daarvan verg baie energie. Boonop is daar net twee metodes waardeur glas massavervaardig kan word - fusion draw-tegnologie en 'n proses bekend as floating, waarin gesmelte glas op 'n basis van gesmelte tin gegooi word. Een van die uitdagings wat die glasfabriek die hoof moet bied, is die behoefte om 'n nuwe samestelling, met al die vereiste kenmerke, by die produksieproses te pas. Dit is een ding om met 'n formule vorendag te kom. Volgens hom is die tweede ding om die finale produk te maak.

Ongeag die samestelling, is die hoofkomponent van glas silika (ook bekend as sand). Aangesien dit 'n baie hoë smeltpunt (1 720 °C) het, word ander chemikalieë, soos natriumoksied, gebruik om dit te verlaag. Danksy dit is dit moontlik om makliker met glas te werk en dit ook goedkoper te vervaardig. Baie van hierdie chemikalieë verleen ook spesifieke eienskappe aan die glas, soos weerstand teen X-strale of hoë temperature, die vermoë om lig te reflekteer of kleure te versprei. Probleme ontstaan ​​egter wanneer die samestelling verander word: die geringste aanpassing kan 'n radikaal ander produk tot gevolg hê. As jy byvoorbeeld ’n digte materiaal soos barium of lantaan gebruik, sal jy ’n verlaging in die smeltpunt bereik, maar jy loop die risiko dat die finale materiaal nie heeltemal homogeen sal wees nie. En wanneer jy die glas versterk, verhoog jy ook die risiko van plofbare fragmentasie as dit breek. Kortom, glas is 'n materiaal wat deur kompromie beheer word. Dit is juis hoekom komposisies, en veral dié wat ingestel is op 'n spesifieke produksieproses, so 'n hoogs bewaarde geheim is.

Een van die sleutelstappe in glasproduksie is die verkoeling daarvan. In die massaproduksie van standaardglas is dit noodsaaklik om die materiaal geleidelik en eenvormig af te koel om interne spannings te verminder wat andersins die glas makliker sou laat breek. Met gehard glas, aan die ander kant, is die doel om spanning tussen die binneste en buitenste lae van die materiaal by te voeg. Glastempering kan paradoksaal genoeg die glas sterker maak: die glas word eers verhit totdat dit sag word en dan word sy buitenste oppervlak skerp afgekoel. Die buitenste laag krimp vinnig, terwyl die binnekant nog gesmelt bly. Tydens afkoeling probeer die binneste laag om te krimp en werk dus op die buitenste laag in. 'n Spanning word in die middel van die materiaal geskep terwyl die oppervlak selfs meer verdig word. Gehard glas kan gebreek word as ons deur die buitenste druklaag in die stresarea kom. Selfs die verharding van glas het egter sy grense. Die maksimum moontlike toename in die sterkte van die materiaal hang af van die tempo van sy krimp tydens afkoeling; meeste komposisies krimp net effens.

Die verband tussen druk en spanning word die beste gedemonstreer deur die volgende eksperiment: deur gesmelte glas in yswater te gooi, skep ons traanagtige formasies, waarvan die dikste deel in staat is om geweldige hoeveelhede druk te weerstaan, insluitend herhaalde hamerhoue. Die dun deel aan die einde van die druppels is egter meer kwesbaar. Wanneer ons dit breek, sal die steengroef teen 'n spoed van meer as 3 000 km/h deur die hele voorwerp vlieg, wat interne spanning vrystel. Plofbaar. In sommige gevalle kan die formasie met so 'n krag ontplof dat dit 'n ligflits uitstraal.

Chemiese tempering van glas, 'n metode wat in die 60's ontwikkel is, skep 'n druklaag net soos tempering, maar deur 'n proses wat ioonuitruiling genoem word. Aluminosilikaatglas, soos Gorilla Glass, bevat silika, aluminium, magnesium en natrium. Wanneer dit in gesmelte kaliumsout gedompel word, word die glas warm en sit dit uit. Natrium en kalium deel dieselfde kolom in die periodieke tabel van elemente en tree dus baie eenders op. Die hoë temperatuur van die soutoplossing verhoog die migrasie van natriumione uit die glas, en kaliumione, aan die ander kant, kan hul plek ongestoord inneem. Aangesien kaliumione groter is as waterstofione, is hulle meer gekonsentreer op dieselfde plek. Soos die glas afkoel, kondenseer dit selfs meer, wat 'n druklaag op die oppervlak skep. (Corning verseker egalige ioonuitruiling deur faktore soos temperatuur en tyd te beheer.) In vergelyking met glastempering, waarborg chemiese verharding 'n hoër drukspanning in die oppervlaklaag (waardeur dus tot vier keer die sterkte gewaarborg word) en kan dit gebruik word op glas van enige dikte en vorm.

Teen die einde van Maart het die navorsers die nuwe formule amper gereed gehad. Hulle moes egter nog 'n produksiemetode uitvind. Om 'n nuwe produksieproses uit te vind was nie ter sprake nie, aangesien dit jare sou neem. Om Apple se sperdatum te haal, is twee van die wetenskaplikes, Adam Ellison en Matt Dejneka, opdrag gegee om 'n proses te wysig en te ontfout wat die maatskappy reeds suksesvol gebruik het. Hulle het iets nodig gehad wat in 'n kwessie van weke groot hoeveelhede dun, helder glas sou kon produseer.

Wetenskaplikes het basies net een opsie gehad: die samesmeltingsproses. (Daar is baie nuwe tegnologieë in hierdie hoogs innoverende bedryf, waarvan die name dikwels nog nie 'n Tsjeggiese ekwivalent het nie.) Tydens hierdie proses word gesmelte glas op 'n spesiale wig gegooi wat 'n "isopipe" genoem word. Die glas loop oor aan beide kante van die dikker deel van die wig en sluit weer aan die onderste smal kant. Dit beweeg dan op rollers waarvan die spoed presies ingestel is. Hoe vinniger hulle beweeg, hoe dunner sal die glas wees.

Een van die fabrieke wat hierdie proses gebruik, is in Harrodsburg, Kentucky, geleë. Aan die begin van 2007 was hierdie tak op volle kapasiteit, en sy sewe vyf meter tenks het elke uur 450 kg glas wat vir LCD-panele vir televisies bedoel was, die wêreld ingebring. Een van hierdie tenks kan genoeg wees vir die aanvanklike aanvraag van Apple. Maar eers was dit nodig om die formules van die ou Chemcor-samestellings te hersien. Die glas moes nie net 1,3 mm dun wees nie, dit moes ook aansienlik mooier wees om na te kyk as byvoorbeeld 'n telefoonhokkievuller. Elisson en sy span het ses weke gehad om dit te vervolmaak. Om die glas in die "fusion draw"-proses te verander, is dit nodig dat dit uiters buigsaam is, selfs by relatief lae temperature. Die probleem is dat enigiets wat jy doen om elastisiteit te verbeter ook die smeltpunt aansienlik verhoog. Deur verskeie bestaande bestanddele aan te pas en een geheime bestanddeel by te voeg, kon die wetenskaplikes die viskositeit verbeter terwyl hulle 'n hoër spanning in die glas en vinniger ioonuitruiling verseker. Die tenk is in Mei 2007 gelanseer. Gedurende Junie het dit genoeg Gorilla Glass geproduseer om meer as vier sokkervelde te vul.

In vyf jaar het Gorilla Glass gegaan van 'n blote materiaal na 'n estetiese standaard - die klein skeiding wat ons fisiese self skei van die virtuele lewens wat ons in ons sakke ronddra. Ons raak aan die buitenste laag glas en ons liggaam sluit die stroombaan tussen die elektrode en sy buurman, wat beweging in data omskakel. Gorilla word nou in meer as 750 produkte van 33 handelsmerke wêreldwyd vertoon, insluitend skootrekenaars, tablette, slimfone en televisies. As jy gereeld met jou vinger oor 'n toestel beweeg, is jy waarskynlik reeds vertroud met Gorilla Glass.

Corning se inkomste het oor die jare die hoogte ingeskiet, van $20 miljoen in 2007 tot $700 miljoen in 2011. En dit lyk of daar ander moontlike gebruike vir glas sal wees. Eckersley O'Callaghan, wie se ontwerpers verantwoordelik is vir die voorkoms van verskeie ikoniese Apple Winkels, het dit in die praktyk bewys. By vanjaar se London Design Festival het hulle ’n beeldhouwerk aangebied wat net van Gorilla Glass gemaak is. Dit kan uiteindelik weer op motorvoorruite verskyn. Die maatskappy onderhandel tans oor die gebruik daarvan in sportmotors.

Hoe lyk die situasie rondom glas vandag? In Harrodsburg laai spesiale masjiene dit gereeld in houtbokse, vra dit na Louisville, en stuur dit dan per trein na die Weskus. Daar gekom, word die velle glas op vragskepe geplaas en na fabrieke in China vervoer waar hulle verskeie finale prosesse ondergaan. Eers kry hulle 'n warm kaliumbad en dan word hulle in kleiner reghoeke gesny.

Natuurlik, ten spyte van al sy magiese eienskappe, kan Gorilla Glass misluk, en soms selfs baie "effektief". Dit breek as ons die foon laat val, dit verander in 'n spinnekop as dit gebuig word, dit kraak as ons daarop sit. Dit is tog nog glas. En dit is hoekom daar 'n klein span mense in Corning is wat die grootste deel van die dag spandeer om dit af te breek.

"Ons noem dit die Noorse hamer," sê Jaymin Amin terwyl hy 'n groot metaalsilinder uit die boks haal. Hierdie instrument word algemeen deur lugvaartkundige ingenieurs gebruik om die sterkte van die aluminium romp van vliegtuie te toets. Amin, wat toesig hou oor die ontwikkeling van alle nuwe materiale, rek die veer in die hamer en stel ’n volle 2 joule energie in die millimeterdun glasplaat vry. Sulke krag sal 'n groot duik in die soliede hout skep, maar niks sal met die glas gebeur nie.

Die sukses van Gorilla Glass beteken verskeie struikelblokke vir Corning. Vir die eerste keer in sy geskiedenis moet die maatskappy so 'n groot aanvraag na nuwe weergawes van sy produkte ondervind: elke keer as dit 'n nuwe iterasie van glas vrystel, is dit nodig om te monitor hoe dit optree in terme van betroubaarheid en robuustheid direk in die veld. Vir daardie doel versamel Amin se span honderde stukkende selfone. “Die skade, of dit nou klein of groot is, begin amper altyd op dieselfde plek,” sê wetenskaplike Kevin Reiman en wys na ’n byna onsigbare kraak op die HTC Wildfire, een van verskeie stukkende fone op die tafel voor hom. Sodra u hierdie kraak gevind het, kan u die diepte daarvan meet om 'n idee te kry van die druk waaraan die glas onderwerp is; as jy hierdie kraak kan naboots, kan jy ondersoek hoe dit deur die materiaal voortgeplant het en probeer om dit in die toekoms te voorkom, hetsy deur die samestelling te verander of deur chemiese verharding.

Met hierdie inligting kan die res van Amin se span dieselfde wesenlike mislukking oor en oor ondersoek. Om dit te doen, gebruik hulle hefboomperse, valtoetse op graniet-, beton- en asfaltoppervlaktes, laat hulle verskeie voorwerpe op die glas val en gebruik oor die algemeen 'n aantal marteltoestelle met 'n industriële voorkoms met 'n arsenaal van diamantpunte. Hulle het selfs 'n hoëspoedkamera wat in staat is om 'n miljoen rame per sekonde op te neem, wat handig te pas kom vir studies van glasbuiging en kraakvoortplanting.

Al daardie beheerde vernietiging betaal egter vrugte af vir die maatskappy. In vergelyking met die eerste weergawe is Gorilla Glass 2 twintig persent sterker (en die derde weergawe behoort vroeg volgende jaar op die mark te kom). Die Corning-wetenskaplikes het dit bereik deur die kompressie van die buitenste laag tot die uiterste te druk - hulle was 'n bietjie konserwatief met die eerste weergawe van Gorilla Glass - sonder om die risiko van plofbare breek wat met hierdie verskuiwing verband hou, te verhoog. Nietemin is glas 'n brose materiaal. En hoewel bros materiale baie goed weerstand bied teen kompressie, is hulle uiters swak as dit gestrek word: as jy dit buig, kan hulle breek. Die sleutel tot Gorilla Glass is die samedrukking van die buitenste laag, wat verhoed dat krake deur die materiaal versprei. As jy die foon laat val, sal sy skerm dalk nie dadelik breek nie, maar die val kan genoeg skade veroorsaak (selfs 'n mikroskopiese kraak is genoeg) om die sterkte van die materiaal fundamenteel te benadeel. Die volgende geringste val kan dan ernstige gevolge hê. Dit is een van die onvermydelike gevolge van die werk met 'n materiaal wat alles oor kompromieë gaan, oor die skep van 'n perfek onsigbare oppervlak.

Ons is terug by die Harrodsburg-fabriek, waar 'n man in 'n swart Gorilla Glass T-hemp werk met 'n glasplaat so dun soos 100 mikron (ongeveer die dikte van aluminiumfoelie). Die masjien wat hy bedryf laat die materiaal deur 'n reeks rollers loop, waaruit die glas gebuig soos 'n groot, blink stuk deursigtige papier te voorskyn kom. Hierdie merkwaardig dun en rolbare materiaal word Willow genoem. Anders as Gorilla Glass, wat 'n bietjie soos pantser werk, kan Willow meer met 'n reënjas vergelyk word. Dit is duursaam en lig en het baie potensiaal. Navorsers by Corning glo dat die materiaal toepassings kan vind in buigsame slimfoonontwerpe en ultra-dun OLED-skerms. Een van die energiemaatskappye sal ook graag wil sien dat Willow in sonpanele gebruik word. By Corning beoog hulle selfs e-boeke met glasbladsye.

Eendag sal Willow 150 meter glas op groot rolle aflewer. Dit wil sê as iemand dit werklik bestel. Vir nou sit die spoele ledig by die Harrodsburgh-fabriek en wag dat die regte probleem opduik.

bron: Wired.com
.