Luk annoncen

Kort før lanceringen af ​​den første iPhone efterlyste Steve Jobs sine medarbejdere og var rasende over en masse ridser, der dukkede op på den prototype, han brugte efter et par uger. Det var tydeligt, at det ikke var muligt at bruge standardglas, så Jobs slog sig sammen med glasfirmaet Corning. Dens historie går dog dybt tilbage i det sidste århundrede.

Det hele startede med et mislykket eksperiment. En dag i 1952 testede Corning Glass Works kemiker Don Stookey en prøve af lysfølsomt glas og placerede det i en 600°C ovn. Men under testen opstod der en fejl i en af ​​regulatorerne, og temperaturen steg til 900 °C. Stookey forventede at finde en smeltet glasklump og en ødelagt ovn efter denne fejltagelse. I stedet fandt han dog ud af, at hans prøve var blevet til en mælkehvid plade. Da han forsøgte at få fat i hende, gled tangen og faldt til jorden. I stedet for at knuse på jorden, vendte den tilbage.

Don Stookey vidste det ikke på det tidspunkt, men han havde lige opfundet den første syntetiske glaskeramik; Corning kaldte senere dette materiale Pyroceram. Lettere end aluminium, hårdere end stål med højt kulstofindhold og mange gange stærkere end almindeligt soda-kalkglas, fandt det hurtigt brug i alt fra ballistiske missiler til kemiske laboratorier. Det blev også brugt i mikrobølgeovne, og i 1959 kom Pyroceram ind i hjemmene i form af CorningWare køkkengrej.

Det nye materiale var en stor økonomisk velsignelse for Corning og muliggjorde lanceringen af ​​Project Muscle, en massiv forskningsindsats for at finde andre måder at hærde glas på. Et grundlæggende gennembrud skete, da forskere fandt på en metode til at styrke glas ved at nedsænke det i en varm opløsning af kaliumsalt. De fandt ud af, at når de tilføjede aluminiumoxid til glassammensætningen, før de blev nedsænket i opløsningen, var det resulterende materiale bemærkelsesværdigt stærkt og holdbart. Forskerne begyndte snart at kaste sådant hærdet glas fra deres ni-etagers bygning og bombardere glasset, internt kendt som 0317, med frosne kyllinger. Glasset kunne bøjes og drejes i ekstraordinær grad og modstod desuden et tryk på omkring 17 kg/cm. (Almindelig glas kan udsættes for et tryk på ca. 850 kg/cm.) I 1 begyndte Corning at tilbyde materialet under navnet Chemcor, idet han mente, at det ville finde anvendelse i produkter som telefonbokse, fængselsvinduer eller briller.

Selvom der var stor interesse for materialet i starten, var salget lavt. Flere firmaer har afgivet bestillinger på sikkerhedsbriller. Disse blev dog hurtigt trukket tilbage på grund af bekymringer om den eksplosive måde, hvorpå glasset kunne splintres. Chemcor kunne tilsyneladende blive det ideelle materiale til bilforruder; selvom det dukkede op i nogle få AMC Javelins, var de fleste producenter ikke overbeviste om dets fordele. De mente ikke, at Chemcor var omkostningsstigningen værd, især da de havde haft succes med at bruge lamineret glas siden 30'erne.

Corning opfandt en dyr innovation, som ingen brød sig om. Han blev bestemt ikke hjulpet af crashtestene, som viste, at med forruder "udviser det menneskelige hoved væsentligt højere decelerationer" - Chemcor'en overlevede uskadt, men det gjorde det menneskelige kranium ikke.

Efter at virksomheden uden held forsøgte at sælge materialet til Ford Motors og andre bilproducenter, blev Project Muscle afsluttet i 1971, og Chemcor-materialet endte på is. Det var en løsning, der måtte vente på det rigtige problem.

Vi er i staten New York, hvor Corning-hovedkvarteret ligger. Direktøren for virksomheden, Wendell Weeks, har sit kontor på anden sal. Og det er netop her, Steve Jobs tildelte den dengang femoghalvtreds år gamle Weeks en tilsyneladende umulig opgave: At producere hundredtusindvis af kvadratmeter ultratyndt og ultrastærkt glas, som ikke eksisterede før nu. Og inden for seks måneder. Historien om dette samarbejde - herunder Jobs' forsøg på at lære Weeks principperne for, hvordan glas fungerer, og hans tro på, at målet kan nås - er velkendt. Hvordan Corning faktisk klarede det vides ikke længere.

Weeks kom til firmaet i 1983; tidligere end 2005 besatte han den øverste post og havde tilsyn med tv-divisionen samt afdelingen for særlige specialiserede applikationer. Spørg ham om glas, og han vil fortælle dig, at det er et smukt og eksotisk materiale, hvis potentiale forskerne kun lige er begyndt at opdage i dag. Han vil fable om dens "ægthed" og behagelighed at røre ved, kun for at fortælle dig om dens fysiske egenskaber efter et stykke tid.

Weeks and Jobs delte en svaghed for design og en besættelse af detaljer. Begge var tiltrukket af store udfordringer og ideer. Fra ledelsens side var Jobs dog lidt af en diktator, mens Weeks på den anden side (ligesom mange af hans forgængere i Corning) støtter et friere regime uden for meget hensyn til underordning. "Der er ingen adskillelse mellem mig og de enkelte forskere," siger Weeks.

Og faktisk, på trods af at det er en stor virksomhed – den havde 29 ansatte og 000 milliarder dollars i omsætning sidste år – opfører Corning sig stadig som en lille virksomhed. Dette er gjort muligt af dens relative afstand til omverdenen, en dødsrate på omkring 7,9% hvert år, og også virksomhedens berømte historie. (Don Stookey, nu 1, og andre Corning-legender kan stadig ses i gangene og laboratorierne på Sullivan Park-forskningsfaciliteten.) "Vi er her alle for livet," smiler Weeks. "Vi har kendt hinanden her i lang tid og har oplevet mange succeser og fiaskoer sammen."

En af de første samtaler mellem Weeks og Jobs havde faktisk intet med glas at gøre. På et tidspunkt arbejdede Corning-forskere på mikroprojektionsteknologi - mere præcist en bedre måde at bruge syntetiske grønne lasere. Hovedideen var, at folk ikke vil stirre på en miniatureskærm på deres mobiltelefon hele dagen, når de vil se film eller tv-serier, og projektion virkede som en naturlig løsning. Men da Weeks diskuterede ideen med Jobs, afviste Apple-chefen det som noget sludder. Samtidig nævnte han, at han arbejder på noget bedre – en enhed, hvis overflade udelukkende består af et display. Den blev kaldt iPhone.

Selvom Jobs fordømte grønne lasere, repræsenterer de den "innovation for innovationens skyld", der er så karakteristisk for Corning. Virksomheden har en sådan respekt for eksperimenter, at den investerer respektable 10% af sit overskud i forskning og udvikling hvert år. Og i gode og dårlige tider. Da den ildevarslende dot-com-boble brast i 2000, og Cornings værdi faldt fra 100 dollars pr. aktie til 1,50 dollars, forsikrede dens administrerende direktør ikke kun forskerne om, at forskning stadig var kernen i virksomheden, men at det var forskning og udvikling, der holdt det i gang. bringe tilbage til succes.

"Det er en af ​​de meget få teknologi-baserede virksomheder, der er i stand til at refokusere på en regelmæssig basis," siger Rebecca Henderson, en Harvard Business School-professor, som har studeret Cornings historie. "Det er meget nemt at sige, men svært at gøre." En del af den succes ligger i evnen til ikke kun at udvikle nye teknologier, men også at finde ud af, hvordan man begynder at producere dem i massiv skala. Selvom Corning har succes på begge disse måder, kan det ofte tage årtier at finde et passende – og tilstrækkeligt rentabelt – marked for sit produkt. Som professor Henderson siger, betyder innovation ifølge Corning ofte at tage fejlslagne ideer og bruge dem til et helt andet formål.

Ideen til at opstøve Chemcors prøver opstod i 2005, før Apple overhovedet kom ind i spillet. På det tidspunkt udgav Motorola Razr V3, en muslingetelefon, der brugte glas i stedet for den typiske hårde plastikskærm. Corning dannede en lille gruppe, der havde til opgave at se, om det var muligt at genoplive Type 0317-glas til brug i enheder som mobiltelefoner eller ure. De gamle Chemcor-prøver var omkring 4 millimeter tykke. Måske kunne de tyndes ud. Efter flere markedsundersøgelser blev virksomhedens ledelse overbevist om, at virksomheden kunne tjene lidt penge på dette specialiserede produkt. Projektet fik navnet Gorilla Glass.

I 2007, da Jobs udtrykte sine ideer om det nye materiale, nåede projektet ikke ret langt. Apple krævede tydeligvis massive mængder af 1,3 mm tyndt, kemisk hærdet glas – noget ingen havde skabt før. Kunne Chemcor, som endnu ikke er blevet masseproduceret, kædes sammen med en fremstillingsproces, der kunne imødekomme den massive efterspørgsel? Er det muligt at lave et materiale, der oprindeligt var beregnet til bilglas ultratyndt og samtidig bevare sin styrke? Vil den kemiske hærdning overhovedet være effektiv for sådanne glas? På det tidspunkt var der ingen, der vidste svaret på disse spørgsmål. Så Weeks gjorde præcis, hvad enhver risikovillig CEO ville gøre. Han sagde ja.

For et materiale, der er så berygtet, at det i det væsentlige er usynligt, er moderne industriglas bemærkelsesværdigt komplekst. Almindelig soda-kalkglas er tilstrækkeligt til fremstilling af flasker eller elpærer, men er meget uegnet til anden brug, da det kan splintre til skarpe skår. Borosilikatglas som Pyrex er fremragende til at modstå termisk stød, men dets smeltning kræver meget energi. Derudover er der kun to metoder, hvorved glas kan masseproduceres - fusion draw teknologi og en proces kendt som floatation, hvor smeltet glas hældes på en base af smeltet tin. En af de udfordringer, som glasfabrikken står over for, er behovet for at matche en ny sammensætning med alle de nødvendige funktioner til produktionsprocessen. Det er én ting at komme med en formel. Ifølge ham er den anden ting at lave det endelige produkt.

Uanset sammensætningen er hovedbestanddelen af ​​glas silica (aka sand). Da det har et meget højt smeltepunkt (1 °C), bruges andre kemikalier, såsom natriumoxid, til at sænke det. Takket være dette er det muligt at arbejde med glas lettere og også at producere det billigere. Mange af disse kemikalier giver også glasset specifikke egenskaber, såsom modstandsdygtighed over for røntgenstråler eller høje temperaturer, evnen til at reflektere lys eller sprede farver. Der opstår imidlertid problemer, når sammensætningen ændres: den mindste justering kan resultere i et radikalt anderledes produkt. Bruger man eksempelvis et tæt materiale som barium eller lanthan, opnår man en reduktion af smeltepunktet, men man risikerer, at det endelige materiale ikke bliver helt homogent. Og når du styrker glasset, øger du samtidig risikoen for eksplosiv fragmentering, hvis det går i stykker. Kort sagt er glas et materiale styret af kompromis. Det er netop derfor, at kompositioner, og især dem, der er tunet til en bestemt produktionsproces, er en så højt bevogtet hemmelighed.

Et af de vigtigste trin i glasproduktion er dets afkøling. Ved masseproduktion af standardglas er det essentielt at afkøle materialet gradvist og ensartet for at minimere indre spændinger, der ellers ville gøre glasset lettere knækket. Med hærdet glas er målet derimod at tilføje spændinger mellem materialets indre og ydre lag. Glashærdning kan paradoksalt nok gøre glasset stærkere: Glasset opvarmes først, indtil det bliver blødt, og derefter afkøles dets ydre overflade kraftigt. Det ydre lag krymper hurtigt, mens indersiden stadig er smeltet. Under afkøling forsøger det inderste lag at krympe og virker dermed på det ydre lag. Der skabes en spænding i midten af ​​materialet, mens overfladen fortættes endnu mere. Hærdet glas kan gå i stykker, hvis vi kommer igennem det ydre tryklag ind i stressområdet. Men selv hærdning af glas har sine grænser. Den maksimalt mulige stigning i materialets styrke afhænger af hastigheden af ​​dets krympning under afkøling; de fleste kompositioner krymper kun lidt.

Forholdet mellem kompression og spænding demonstreres bedst ved følgende eksperiment: Ved at hælde smeltet glas i isvand skaber vi dråbelignende formationer, hvoraf den tykkeste del er i stand til at modstå enorme mængder tryk, herunder gentagne hammerslag. Den tynde del for enden af ​​dråberne er dog mere sårbar. Når vi bryder det, vil stenbruddet flyve gennem hele objektet med en hastighed på over 3 km/t og dermed frigøre indre spændinger. Eksplosivt. I nogle tilfælde kan formationen eksplodere med en sådan kraft, at den udsender et lysglimt.

Kemisk hærdning af glas, en metode udviklet i 60'erne, skaber et tryklag ligesom hærdning, men gennem en proces kaldet ionbytning. Aluminosilikatglas, såsom Gorilla Glass, indeholder silica, aluminium, magnesium og natrium. Når det nedsænkes i smeltet kaliumsalt, varmes glasset op og udvider sig. Natrium og kalium deler den samme søjle i grundstoffernes periodiske system og opfører sig derfor meget ens. Den høje temperatur fra saltopløsningen øger migrationen af ​​natriumioner fra glasset, og kaliumioner kan til gengæld tage deres plads uforstyrret. Da kaliumioner er større end hydrogenioner, er de mere koncentrerede på samme sted. Efterhånden som glasset afkøles, kondenserer det endnu mere, hvilket skaber et tryklag på overfladen. (Corning sikrer jævn ionbytning ved at kontrollere faktorer som temperatur og tid.) Sammenlignet med glashærdning garanterer kemisk hærdning en højere trykspænding i overfladelaget (derved garanterer op til fire gange styrken) og kan anvendes på glas af evt. tykkelse og form.

I slutningen af ​​marts havde forskerne den nye formel næsten klar. De skulle dog stadig finde ud af en produktionsmetode. At opfinde en ny produktionsproces var udelukket, da det ville tage år. For at overholde Apples deadline fik to af videnskabsmændene, Adam Ellison og Matt Dejneka, til opgave at ændre og fejlfinde en proces, som virksomheden allerede brugte med succes. De havde brug for noget, der ville være i stand til at producere enorme mængder tyndt, klart glas i løbet af få uger.

Forskere havde dybest set kun én mulighed: fusionstrækningsprocessen. (Der er en masse nye teknologier i denne meget innovative industri, hvis navne ofte endnu ikke har en tjekkisk ækvivalent.) Under denne proces hældes smeltet glas på en speciel kile kaldet en "isopipe". Glasset flyder over på begge sider af den tykkere del af kilen og samles igen på den nederste smalle side. Den kører derefter på ruller, hvis hastighed er præcist indstillet. Jo hurtigere de bevæger sig, jo tyndere bliver glasset.

En af fabrikkerne, der bruger denne proces, er beliggende i Harrodsburg, Kentucky. I begyndelsen af ​​2007 kørte denne filial for fuld kapacitet, og dens syv fem-meter tanke bragte 450 kg glas beregnet til LCD-paneler til fjernsyn til verden hver time. En af disse tanke kunne være nok til den oprindelige efterspørgsel fra Apple. Men først var det nødvendigt at revidere formlerne for de gamle Chemcor-sammensætninger. Ikke nok med at glasset skulle være 1,3 mm tyndt, det skulle også være væsentligt pænere at se på end fx en telefonboksfylder. Elisson og hans team havde seks uger til at perfektionere det. For at glasset kan modificeres i "fusion draw" processen, er det nødvendigt, at det er ekstremt fleksibelt selv ved relativt lave temperaturer. Problemet er, at alt, hvad du gør for at forbedre elasticiteten, også øger smeltepunktet væsentligt. Ved at justere flere eksisterende ingredienser og tilføje en hemmelig ingrediens, var forskerne i stand til at forbedre viskositeten, samtidig med at de sikrede en højere spænding i glasset og hurtigere ionbytning. Tanken blev søsat i maj 2007. I løbet af juni producerede den nok Gorilla Glass til at fylde over fire fodboldbaner.

På fem år er Gorilla Glass gået fra at være et rent materiale til en æstetisk standard - en lille kløft, der adskiller vores fysiske selv fra de virtuelle liv, vi bærer rundt på i lommen. Vi rører ved det ydre lag af glas, og vores krop lukker kredsløbet mellem elektroden og dens nabo og konverterer bevægelse til data. Gorilla findes nu i mere end 750 produkter fra 33 mærker verden over, herunder bærbare computere, tablets, smartphones og fjernsyn. Hvis du jævnligt kører fingeren over en enhed, er du sikkert allerede bekendt med Gorilla Glass.

Cornings omsætning er steget i vejret gennem årene, fra 20 millioner dollars i 2007 til 700 millioner dollars i 2011. Og det ser ud til, at der vil være andre mulige anvendelsesmuligheder for glas. Eckersley O'Callaghan, hvis designere er ansvarlige for udseendet af flere ikoniske Apple Stores, har bevist dette i praksis. På dette års London Design Festival præsenterede de en skulptur udelukkende lavet af Gorilla Glass. Dette kan i sidste ende dukke op igen på bilforruder. Virksomheden forhandler i øjeblikket om dets anvendelse i sportsvogne.

Hvordan ser situationen omkring glas ud i dag? I Harrodsburg læsser specielle maskiner dem rutinemæssigt i trækasser, laster dem til Louisville og sender dem derefter med tog mod vestkysten. Når de er der, placeres glaspladerne på fragtskibe og transporteres til fabrikker i Kina, hvor de gennemgår flere slutprocesser. Først får de et varmt kaliumbad og derefter skæres de i mindre rektangler.

På trods af alle dets magiske egenskaber kan Gorilla Glass selvfølgelig fejle, og nogle gange endda meget "effektivt". Den går i stykker, når vi taber telefonen, den bliver til en edderkop, når den er bøjet, den knækker, når vi sidder på den. Det er trods alt stadig glas. Og det er derfor, der er et lille hold mennesker i Corning, som bruger det meste af dagen på at bryde det ned.

"Vi kalder det den norske hammer," siger Jaymin Amin, mens han trækker en stor metalcylinder ud af kassen. Dette værktøj bruges almindeligvis af luftfartsingeniører til at teste styrken af ​​flyets aluminiumskroppe. Amin, som overvåger udviklingen af ​​alle nye materialer, strækker fjederen i hammeren og frigiver hele 2 joule energi i den millimetertynde glasplade. En sådan kraft vil skabe en stor bule i det massive træ, men der sker ikke noget med glasset.

Succesen med Gorilla Glass betyder flere forhindringer for Corning. For første gang i sin historie skal virksomheden stå over for så høj efterspørgsel efter nye versioner af sine produkter: hver gang den udgiver en ny iteration af glas, er det nødvendigt at overvåge, hvordan det opfører sig med hensyn til pålidelighed og robusthed direkte i Mark. Til det formål indsamler Amins team hundredvis af ødelagte mobiltelefoner. "Skaden, uanset om den er lille eller stor, starter næsten altid det samme sted," siger videnskabsmand Kevin Reiman og peger på en næsten usynlig revne på HTC Wildfire, en af ​​flere ødelagte telefoner på bordet foran ham. Når du har fundet denne revne, kan du måle dens dybde for at få en idé om det tryk, glasset blev udsat for; hvis du kan efterligne denne revne, kan du undersøge, hvordan den forplantede sig i hele materialet og forsøge at forhindre det i fremtiden, enten ved at modificere sammensætningen eller ved kemisk hærdning.

Med disse oplysninger kan resten af ​​Amins team undersøge den samme materialefejl igen og igen. For at gøre dette bruger de håndtagspresser, faldtest på granit-, beton- og asfaltoverflader, taber forskellige genstande på glasset og bruger generelt en række industrielt udseende torturapparater med et arsenal af diamantspidser. De har endda et højhastighedskamera, der er i stand til at optage en million billeder i sekundet, hvilket er praktisk til undersøgelser af glasbøjning og revneudbredelse.

Al den kontrollerede ødelæggelse betaler sig dog for virksomheden. Sammenlignet med den første version er Gorilla Glass 2 tyve procent stærkere (og den tredje version skulle komme på markedet i begyndelsen af ​​næste år). Corning-forskerne opnåede dette ved at skubbe komprimeringen af ​​det ydre lag til det yderste - de var lidt konservative med den første version af Gorilla Glass - uden at øge risikoen for eksplosiv brud i forbindelse med dette skift. Ikke desto mindre er glas et skrøbeligt materiale. Og selvom skøre materialer modstår kompression meget godt, er de ekstremt svage, når de strækkes: Hvis du bøjer dem, kan de gå i stykker. Nøglen til Gorilla Glass er komprimeringen af ​​det ydre lag, som forhindrer revner i at sprede sig i hele materialet. Når du taber telefonen, går dens skærm muligvis ikke i stykker med det samme, men faldet kan forårsage nok skade (selv en mikroskopisk revne er nok) til fundamentalt at forringe materialets styrke. Det næste mindste fald kan så få alvorlige konsekvenser. Dette er en af ​​de uundgåelige konsekvenser af at arbejde med et materiale, der handler om kompromiser, om at skabe en perfekt usynlig overflade.

Vi er tilbage på fabrikken i Harrodsburg, hvor en mand i en sort Gorilla Glass T-shirt arbejder med en glasplade så tynd som 100 mikron (omtrent tykkelsen af ​​aluminiumsfolie). Maskinen, han betjener, kører materialet gennem en række ruller, hvorfra glasset kommer bøjet ud som et enormt skinnende stykke gennemsigtigt papir. Dette bemærkelsesværdigt tynde og rullebare materiale kaldes Willow. I modsætning til Gorilla Glass, der fungerer lidt som panser, kan Willow mere sammenlignes med en regnfrakke. Den er holdbar og let og har et stort potentiale. Forskere ved Corning mener, at materialet kan finde anvendelse i fleksible smartphone-designs og ultratynde OLED-skærme. Et af energiselskaberne vil også gerne se Willow brugt i solpaneler. Hos Corning forestiller de sig endda e-bøger med glassider.

En dag vil Willow levere 150 meter glas på enorme ruller. Altså hvis nogen faktisk bestiller det. Indtil videre sidder spolerne inaktive på fabrikken i Harrodsburgh og venter på, at det rigtige problem opstår.

kilde: Wired.com
.