Zatvori oglas

Neposredno prije lansiranja prvog iPhonea, Steve Jobs okupio je svoje zaposlenike i bio bijesan zbog broja ogrebotina koje su se pojavile na prototipu koji je koristio nakon nekoliko tjedana. Bilo je jasno da nije moguće koristiti standardno staklo, pa se Jobs udružio sa staklenom tvrtkom Corning. Međutim, njegova povijest seže duboko u prošlo stoljeće.

Sve je počelo jednim neuspjelim eksperimentom. Jednog dana 1952., kemičar iz Corning Glass Worksa Don Stookey testirao je uzorak fotoosjetljivog stakla i stavio ga u peć na 600°C. Međutim, tijekom testa je došlo do greške na jednom od regulatora i temperatura je porasla na 900 °C. Stookey je očekivao da će nakon ove pogreške pronaći otopljeni komad stakla i uništenu peć. Umjesto toga, otkrio je da se njegov uzorak pretvorio u mliječnobijelu ploču. Dok ju je pokušavao zgrabiti, kliješta su skliznula i pala na tlo. Umjesto da se razbije o tlo, odbio se.

Don Stookey to u to vrijeme nije znao, ali upravo je izumio prvu sintetičku staklokeramiku; Corning je kasnije ovaj materijal nazvao Pyroceram. Lakši od aluminija, tvrđi od čelika s visokim udjelom ugljika i mnogo puta jači od običnog soda-vapnenog stakla, ubrzo je našao upotrebu u svemu, od balističkih projektila do kemijskih laboratorija. Koristio se i u mikrovalnim pećnicama, a 1959. Pyroceram je ušao u domove u obliku CorningWare posuđa.

Novi materijal bio je velika financijska blagodat za Corning i omogućio je pokretanje projekta Muscle, golemog istraživačkog napora da se pronađu drugi načini kaljenja stakla. Temeljni napredak dogodio se kada su istraživači došli do metode ojačavanja stakla uranjanjem u vruću otopinu kalijeve soli. Otkrili su da kada su staklenoj smjesi dodali aluminijev oksid prije uranjanja u otopinu, dobiveni materijal je bio nevjerojatno čvrst i izdržljiv. Znanstvenici su ubrzo počeli bacati takvo otvrdnuto staklo iz svoje deveterokatnice i bombardirati staklo, interno poznato kao 0317, smrznutim pilićima. Staklo se moglo savijati i uvijati do izvanrednog stupnja, a također je izdržalo pritisak od oko 17 kg/cm. (Obično staklo može biti podvrgnuto pritisku od oko 850 kg/cm.) Godine 1. Corning je počeo nuditi materijal pod imenom Chemcor, vjerujući da će naći primjenu u proizvodima kao što su telefonske govornice, zatvorski prozori ili naočale.

Iako je isprva vladalo veliko zanimanje za materijal, prodaja je bila slaba. Nekoliko je tvrtki naručilo zaštitne naočale. Međutim, oni su ubrzo povučeni zbog zabrinutosti oko eksplozivnog načina na koji bi se staklo moglo razbiti. Čini se da bi Chemcor mogao postati idealan materijal za vjetrobranska stakla automobila; iako se pojavio u nekoliko AMC Javelina, većina proizvođača nije bila uvjerena u njegove prednosti. Nisu vjerovali da je Chemcor vrijedan povećanja troškova, pogotovo jer su uspješno koristili laminirano staklo od 30-ih.

Corning je izmislio skupu inovaciju za koju nitko nije mario. Sigurno mu nisu pomogli ni crash testovi koji su pokazali da s vjetrobranskim staklima "ljudska glava pokazuje znatno veća usporavanja" - Chemcor je preživio neozlijeđen, ali ljudska lubanja nije.

Nakon što je tvrtka neuspješno pokušala prodati materijal Ford Motorsu i drugim proizvođačima automobila, Project Muscle je prekinut 1971., a materijal Chemcora završio je na ledu. Bilo je to rješenje koje je moralo čekati pravi problem.

Nalazimo se u državi New York, gdje se nalazi sjedište Corninga. Direktor tvrtke, Wendell Weeks, ima svoj ured na drugom katu. I upravo je tu Steve Jobs tada pedesetpetogodišnjem Weeksu dodijelio naizgled nemoguć zadatak: proizvesti stotine tisuća četvornih metara ultratankog i ultračvrstog stakla koje do sada nije postojalo. I to u roku od šest mjeseci. Priča o ovoj suradnji – uključujući Jobsov pokušaj da poduči Weeksa principima rada stakla i njegovo uvjerenje da se cilj može postići – dobro je poznata. Kako je Corningu to zapravo uspjelo, više se ne zna.

Weeks se pridružio tvrtki 1983.; prije 2005. godine bio je na čelnoj poziciji, nadgledajući televizijski odjel kao i odjel za posebne specijalizirane aplikacije. Pitajte ga o staklu i reći će vam da je to prekrasan i egzotičan materijal čiji potencijal znanstvenici tek danas otkrivaju. On će buncati o njegovoj "autentičnosti" i ugodnosti na dodir, da bi vam nakon nekog vremena ispričao o njegovim fizičkim svojstvima.

Weeks i Jobs dijelili su slabost prema dizajnu i opsjednutost detaljima. Obojicu su privlačili veliki izazovi i ideje. Sa strane menadžmenta, međutim, Jobs je bio pomalo diktator, dok Weeks, s druge strane (kao i mnogi njegovi prethodnici u Corningu), podržava slobodniji režim bez previše obzira prema podređenosti. "Nema razdvajanja između mene i pojedinačnih istraživača", kaže Weeks.

I doista, iako je velika tvrtka - imala je 29 000 zaposlenika i prihod od 7,9 milijardi dolara prošle godine - Corning se i dalje ponaša kao mala tvrtka. To je moguće zahvaljujući relativnoj udaljenosti od vanjskog svijeta, stopi smrtnosti koja se kreće oko 1% svake godine, a također i poznatoj povijesti tvrtke. (Don Stookey, koji sada ima 97 godina, i druge legende Corninga još uvijek se mogu vidjeti u hodnicima i laboratorijima istraživačke ustanove Sullivan Park.) "Svi smo ovdje doživotno", smiješi se Weeks. – Ovdje se poznajemo dugo i zajedno smo doživjeli mnoge uspjehe i neuspjehe.

Jedan od prvih razgovora između Weeksa i Jobsa zapravo nije imao nikakve veze sa staklom. Svojedobno su znanstvenici Corninga radili na tehnologiji mikroprojekcije – točnije, boljem načinu korištenja sintetičkih zelenih lasera. Glavna ideja bila je da ljudi ne žele cijeli dan buljiti u minijaturni zaslon na svom mobitelu kada žele gledati filmove ili TV emisije, a projekcija se činila kao prirodno rješenje. Međutim, kada je Weeks o toj ideji razgovarao s Jobsom, šef Applea ju je odbacio kao besmislicu. Ujedno je spomenuo da radi na nečem boljem – uređaju čija je površina u potpunosti sačinjena od zaslona. Zvao se iPhone.

Iako je Jobs osuđivao zelene lasere, oni predstavljaju "inovaciju radi inovacije" koja je toliko karakteristična za Corning. Tvrtka toliko poštuje eksperimente da svake godine ulaže respektabilnih 10% svoje dobiti u istraživanje i razvoj. I u dobru i u zlu. Kad je zlokobni dot-com balon pukao 2000. godine i vrijednost Corninga pala sa 100 dolara po dionici na 1,50 dolara, njegov je izvršni direktor uvjeravao istraživače ne samo da je istraživanje još uvijek u središtu tvrtke, već da su istraživanje i razvoj ono što je održava. vratiti uspjehu.

"To je jedna od rijetkih tvrtki temeljenih na tehnologiji koja se može redovito preusmjeravati", kaže Rebecca Henderson, profesorica s Harvardske poslovne škole koja je proučavala povijest Corninga. "To je vrlo lako reći, ali teško učiniti." Dio tog uspjeha leži u sposobnosti ne samo da se razviju nove tehnologije, već i da se otkrije kako ih početi proizvoditi u masovnim razmjerima. Čak i ako je Corning uspješan na oba ova načina, često mogu proći desetljeća da pronađe odgovarajuće – i dovoljno profitabilno – tržište za svoj proizvod. Kako kaže profesor Henderson, inovacija, prema Corningu, često znači preuzimanje neuspjelih ideja i njihovo korištenje u potpuno druge svrhe.

Ideja o brisanju prašine s Chemcorovih uzoraka nastala je 2005., prije nego što je Apple uopće ušao u igru. U to je vrijeme Motorola izdala Razr V3, mobilni telefon na preklop koji je koristio staklo umjesto tipičnog zaslona od tvrde plastike. Corning je formirao malu skupinu sa zadatkom da vidi je li moguće oživjeti staklo tipa 0317 za upotrebu u uređajima poput mobitela ili satova. Stari Chemcorovi uzorci bili su debeli oko 4 milimetra. Možda bi ih se moglo prorijediti. Nakon nekoliko istraživanja tržišta, uprava tvrtke postala je uvjerena da tvrtka može malo zaraditi od ovog specijaliziranog proizvoda. Projekt je nazvan Gorilla Glass.

Do 2007. godine, kada je Jobs izrazio svoje ideje o novom materijalu, projekt nije daleko stigao. Apple je očito zahtijevao ogromne količine 1,3 mm tankog, kemijski ojačanog stakla – nešto što nitko prije nije napravio. Može li se Chemcor, koji još nije masovno proizveden, povezati s proizvodnim procesom koji bi mogao zadovoljiti ogromnu potražnju? Je li moguće materijal izvorno namijenjen automobilskom staklu učiniti ultratankim i pritom zadržati njegovu čvrstoću? Hoće li kemijski postupak otvrdnjavanja uopće biti učinkovit za takvo staklo? U to vrijeme nitko nije znao odgovor na ova pitanja. Tako je Weeks učinio točno ono što bi učinio svaki CEO nesklon riziku. Rekao je da.

Za materijal koji je toliko ozloglašen da je u biti nevidljiv, moderno industrijsko staklo je izuzetno složeno. Obično natrijsko staklo dovoljno je za proizvodnju boca ili žarulja, ali je vrlo nepogodno za druge namjene, jer se može rasprsnuti u oštre krhotine. Borosilikatno staklo kao što je Pyrex izvrsno je otporno na toplinski udar, ali njegovo taljenje zahtijeva puno energije. Osim toga, postoje samo dvije metode pomoću kojih se staklo može masovno proizvoditi – tehnologija izvlačenja fuzijom i proces poznat kao flotacija, gdje se rastaljeno staklo izlijeva na podlogu od rastaljenog kositra. Jedan od izazova s ​​kojima se tvornica stakla mora suočiti je potreba da se novi sastav, sa svim potrebnim karakteristikama, uskladi s proizvodnim procesom. Jedno je smisliti formulu. Prema njegovim riječima, druga stvar je napraviti finalni proizvod.

Bez obzira na sastav, glavna komponenta stakla je silicij (ili pijesak). Budući da ima vrlo visoko talište (1 °C), druge kemikalije, poput natrijevog oksida, koriste se za njegovo snižavanje. Zahvaljujući tome, moguće je lakše raditi sa staklom i jeftinije ga proizvoditi. Mnoge od ovih kemikalija također daju specifična svojstva staklu, poput otpornosti na X-zrake ili visoke temperature, sposobnost reflektiranja svjetlosti ili raspršivanja boja. Međutim, problemi nastaju kada se sastav promijeni: i najmanja prilagodba može rezultirati radikalno drugačijim proizvodom. Na primjer, ako koristite gusti materijal kao što je barij ili lantan, postići ćete smanjenje tališta, ali riskirate da konačni materijal neće biti potpuno homogen. A kada ojačate staklo, također povećavate rizik od eksplozivnih fragmenata ako se razbije. Ukratko, staklo je materijal u kojem vladaju kompromisi. Upravo su zato skladbe, a posebice one usklađene s određenim proizvodnim procesom, tako strogo čuvana tajna.

Jedan od ključnih koraka u proizvodnji stakla je njegovo hlađenje. U masovnoj proizvodnji standardnog stakla bitno je postupno i ravnomjerno hladiti materijal kako bi se smanjila unutarnja naprezanja zbog kojih bi se staklo lakše razbilo. Kod kaljenog stakla, s druge strane, cilj je dodati napetost između unutarnjeg i vanjskog sloja materijala. Kaljenje stakla može paradoksalno učiniti staklo jačim: staklo se prvo zagrijava dok ne omekša, a zatim se njegova vanjska površina naglo ohladi. Vanjski sloj se brzo skuplja, dok unutarnji ostaje i dalje rastaljen. Tijekom hlađenja, unutarnji sloj se pokušava skupiti, djelujući na taj način na vanjski sloj. U sredini materijala stvara se napon dok se površina još više zgušnjava. Kaljeno staklo se može slomiti ako kroz vanjski tlačni sloj uđemo u područje naprezanja. Međutim, čak i otvrdnjavanje stakla ima svoje granice. Maksimalno moguće povećanje čvrstoće materijala ovisi o brzini njegovog skupljanja tijekom hlađenja; većina kompozicija se samo malo smanjuje.

Odnos između kompresije i naprezanja najbolje pokazuje sljedeći eksperiment: ulijevanjem rastaljenog stakla u ledenu vodu stvaramo formacije poput suze, čiji je najdeblji dio u stanju izdržati ogromne količine pritiska, uključujući opetovane udarce čekićem. Međutim, tanki dio na kraju kapi je ranjiviji. Kada ga razbijemo, kamenolom će proletjeti kroz cijeli objekt brzinom većom od 3 km/h i tako osloboditi unutarnju napetost. Eksplozivno. U nekim slučajevima, formacija može eksplodirati takvom snagom da emitira bljesak svjetlosti.

Kemijsko kaljenje stakla, metoda razvijena 60-ih, stvara tlačni sloj baš kao i kaljenje, ali kroz proces koji se naziva ionska izmjena. Aluminosilikatno staklo, kao što je Gorilla Glass, sadrži silicij, aluminij, magnezij i natrij. Kad se uroni u rastaljenu kalijevu sol, staklo se zagrijava i širi. Natrij i kalij dijele isti stupac u periodnom sustavu elemenata i stoga se ponašaju vrlo slično. Visoka temperatura iz otopine soli povećava migraciju natrijevih iona iz stakla, a kalijevi ioni, s druge strane, mogu neometano zauzeti njihovo mjesto. Budući da su ioni kalija veći od iona vodika, oni su više koncentrirani na istom mjestu. Kako se staklo hladi, ono se još više kondenzira, stvarajući sloj pritiska na površini. (Corning osigurava ravnomjernu izmjenu iona kontroliranjem čimbenika kao što su temperatura i vrijeme.) U usporedbi s kaljenjem stakla, kemijsko otvrdnjavanje jamči veće tlačno naprezanje u površinskom sloju (čime se jamči do četiri puta veća čvrstoća) i može se koristiti na staklu bilo kojeg debljine i oblika.

Do kraja ožujka, istraživači su imali novu formulu gotovo gotovu. Međutim, još su morali smisliti način proizvodnje. Izum novog proizvodnog procesa nije dolazio u obzir jer bi to trajalo godinama. Kako bi ispunili rok koji je postavio Apple, dvojica znanstvenika, Adam Ellison i Matt Dejneka, dobili su zadatak modificirati i otkloniti pogreške u procesu koji je tvrtka već uspješno koristila. Trebali su nešto što bi moglo proizvesti ogromne količine tankog, prozirnog stakla u nekoliko tjedana.

Znanstvenici su u osnovi imali samo jednu opciju: proces izvlačenja fuzije. (Mnogo je novih tehnologija u ovoj vrlo inovativnoj industriji, čiji nazivi često još nemaju češki ekvivalent.) Tijekom ovog procesa rastaljeno staklo se izlijeva na poseban klin koji se naziva "isopipe". Staklo se prelijeva s obje strane debljeg dijela klina i ponovno se spaja na donjoj uskoj strani. Zatim putuje na valjcima čija je brzina točno podešena. Što se brže kreću, staklo će biti tanje.

Jedna od tvornica koja koristi ovaj proces nalazi se u Harrodsburgu, Kentucky. Početkom 2007. ova je podružnica radila punim kapacitetom, a njezinih je sedam petmetarskih spremnika svaki sat u svijet donosilo 450 kg stakla namijenjenog LCD panelima za televizore. Jedan od ovih spremnika mogao bi biti dovoljan za početnu potražnju Applea. Ali prvo je bilo potrebno revidirati formule starih Chemcorovih sastava. Ne samo da je staklo moralo biti tanko 1,3 mm, moralo je biti i znatno ljepše za gledanje od, recimo, punila telefonske govornice. Elisson i njegov tim imali su šest tjedana da ga usavrše. Da bi se staklo moglo modificirati u "fusion draw" procesu, potrebno je da ono bude izuzetno fleksibilno čak i pri relativno niskim temperaturama. Problem je u tome što sve što učinite da poboljšate elastičnost također značajno povećava talište. Podešavanjem nekoliko postojećih sastojaka i dodavanjem jednog tajnog sastojka, znanstvenici su uspjeli poboljšati viskoznost, istovremeno osiguravajući viši napon u staklu i bržu izmjenu iona. Spremnik je lansiran u svibnju 2007. Tijekom lipnja proizveo je dovoljno Gorilla Glassa da ispuni četiri nogometna igrališta.

U pet godina, Gorilla Glass je prešao put od običnog materijala do estetskog standarda - sićušne granice koja dijeli naše fizičko ja od virtualnih života koje nosimo u svojim džepovima. Dotaknemo vanjski sloj stakla i naše tijelo zatvara strujni krug između elektrode i susjedne elektrode, pretvarajući kretanje u podatke. Gorilla se sada pojavljuje u više od 750 proizvoda 33 robne marke širom svijeta, uključujući prijenosna računala, tablete, pametne telefone i televizore. Ako redovito prelazite prstom preko uređaja, Gorilla Glass ste vjerojatno već upoznati.

Prihodi Corninga vrtoglavo su porasli tijekom godina, s 20 milijuna dolara u 2007. na 700 milijuna dolara u 2011. Čini se da će biti i drugih mogućih upotreba stakla. Eckersley O'Callaghan, čiji su dizajneri zaslužni za izgled nekoliko kultnih Apple Storeova, dokazao je to u praksi. Na ovogodišnjem London Design Festivalu predstavili su skulpturu izrađenu samo od Gorilla Glassa. To bi se na kraju moglo ponovno pojaviti na vjetrobranskim staklima automobila. Tvrtka trenutno pregovara o njegovoj upotrebi u sportskim automobilima.

Kako danas izgleda situacija oko stakla? U Harrodsburgu ih posebni strojevi rutinski utovaruju u drvene kutije, kamionom do Louisvillea, a zatim vlakom šalju prema Zapadnoj obali. Kad stignu tamo, staklene ploče se stavljaju na teretne brodove i prevoze u tvornice u Kini gdje prolaze kroz nekoliko završnih procesa. Prvo im se da vruća kupka s kalijem, a zatim se režu na manje pravokutnike.

Naravno, usprkos svim svojim čarobnim svojstvima, Gorilla Glass može zakazati, a ponekad čak i vrlo "učinkovito". Lomi se kad nam ispadne telefon, pretvara se u pauka kad se savije, puca kad sjednemo na njega. Ipak je to još staklo. I zato postoji mali tim ljudi u Corningu koji većinu dana provode razlažući to.

"Zovemo ga norveški čekić", kaže Jaymin Amin dok vadi veliki metalni cilindar iz kutije. Ovaj alat obično koriste aeronautički inženjeri za ispitivanje čvrstoće aluminijskog trupa zrakoplova. Amin, koji nadzire razvoj svih novih materijala, rasteže oprugu u čekiću i oslobađa puna 2 džula energije u milimetar tanku staklenu ploču. Takva sila će stvoriti veliko udubljenje u punom drvu, ali ništa se neće dogoditi staklu.

Uspjeh Gorilla Glassa znači nekoliko prepreka za Corning. Po prvi put u svojoj povijesti, tvrtka se mora suočiti s tako visokom potražnjom za novim verzijama svojih proizvoda: svaki put kada izbaci novu iteraciju stakla, potrebno je pratiti kako se ono ponaša u pogledu pouzdanosti i robusnosti izravno u polje. U tu svrhu Aminov tim prikuplja stotine pokvarenih mobitela. „Oštećenje, bilo da je malo ili veliko, gotovo uvijek počinje na istom mjestu“, kaže znanstvenik Kevin Reiman, pokazujući na gotovo nevidljivu pukotinu na HTC Wildfireu, jednom od nekoliko pokvarenih telefona na stolu ispred njega. Kada pronađete ovu pukotinu, možete izmjeriti njenu dubinu kako biste dobili ideju o pritisku kojem je staklo bilo izloženo; ako možete oponašati ovu pukotinu, možete istražiti kako se proširila kroz materijal i pokušati je spriječiti u budućnosti, bilo modificiranjem sastava ili kemijskim stvrdnjavanjem.

S ovim informacijama ostatak Aminovog tima može stalno iznova istraživati ​​isti materijalni kvar. Da bi to učinili, koriste preše s polugom, testove pada na granitne, betonske i asfaltne površine, bacaju razne predmete na staklo i općenito koriste niz sprava za mučenje industrijskog izgleda s arsenalom dijamantnih vrhova. Imaju čak i kameru velike brzine koja može snimati milijun sličica u sekundi, što je korisno za studije savijanja stakla i širenja pukotina.

No, cijelo se to kontrolirano uništavanje tvrtki isplati. U odnosu na prvu verziju, Gorilla Glass 2 je dvadesetak posto jači (a treća bi verzija trebala stići na tržište početkom sljedeće godine). Corningovi znanstvenici su to postigli gurajući kompresiju vanjskog sloja do krajnjih granica - bili su pomalo konzervativni s prvom verzijom Gorilla Glassa - bez povećanja rizika od eksplozivnog loma povezanog s ovom promjenom. Ipak, staklo je krhki materijal. I dok se lomljivi materijali vrlo dobro odupiru kompresiji, oni su iznimno slabi kada se rastegnu: ako ih savijete, mogu se slomiti. Ključ Gorilla Glassa je kompresija vanjskog sloja, koja sprječava širenje pukotina kroz materijal. Ako ispustite telefon, njegov zaslon se možda neće odmah slomiti, ali bi pad mogao prouzročiti dovoljno štete (čak je i mikroskopska pukotina dovoljna) da bitno naruši čvrstoću materijala. Sljedeći i najmanji pad može imati ozbiljne posljedice. Ovo je jedna od neizbježnih posljedica rada s materijalom koji se temelji na kompromisima, na stvaranju savršeno nevidljive površine.

Vratili smo se u tvornicu u Harrodsburgu, gdje čovjek u crnoj Gorilla Glass majici radi sa staklenom pločom tankom od 100 mikrona (otprilike debljine aluminijske folije). Stroj kojim upravlja provlači materijal kroz niz valjaka, iz kojih staklo izlazi savijeno poput ogromnog sjajnog komada prozirnog papira. Ovaj izuzetno tanak materijal koji se može smotati zove se Willow. Za razliku od Gorilla Glassa, koji djeluje pomalo poput oklopa, Willow se više može usporediti s kabanicom. Izdržljiv je i lagan i ima puno potencijala. Istraživači iz Corninga vjeruju da bi materijal mogao pronaći primjenu u fleksibilnom dizajnu pametnih telefona i ultratankih OLED zaslonima. Jedna od energetskih kompanija također bi željela vidjeti Willow korištenje u solarnim pločama. U Corningu zamišljaju čak i e-knjige sa staklenim stranicama.

Jednog će dana Willow isporučiti 150 metara stakla na ogromnim kolutima. Odnosno, ako to netko stvarno naruči. Za sada, zavojnice miruju u tvornici u Harrodsburghu, čekajući da se pojavi pravi problem.

Izvor: Wired.com
.