Затвори ја рекламата

Непосредно пред лансирањето на првиот iPhone, Стив Џобс ги повикал своите вработени и бил бесен поради бројот на гребнатинки кои се појавиле на прототипот што го користел по неколку недели. Беше јасно дека не е можно да се користи стандардно стакло, па Џобс се здружи со компанијата за стакло Corning. Сепак, нејзината историја оди длабоко во минатиот век.

Се започна со еден неуспешен експеримент. Еден ден во 1952 година, хемичарот од Corning Glass Works Дон Стоуки тестирал примерок од фотосензитивно стакло и го ставил во печка на 600°C. Меѓутоа, за време на тестот, се појави грешка во еден од регулаторите и температурата се искачи на 900 °C. Стуки очекувал да најде стопена грутка стакло и уништена печка по оваа грешка. Наместо тоа, тој открил дека неговиот примерок се претворил во млечно бела плоча. Додека се обидувал да ја зграби, штипките се лизнале и паднале на земја. Наместо да се скрши на земја, се отскокна.

Дон Стоуки не го знаеше тоа во тоа време, но штотуку ја измислил првата синтетичка стаклена керамика; Корнинг подоцна го нарече овој материјал Pyroceram. Полесен од алуминиум, потврд од високојаглероден челик и многу пати поцврст од обичното стакло со сода-вар, набрзо најде употреба во сè, од балистички проектили до хемиски лаборатории. Се користеше и во микробранови печки, а во 1959 година Pyroceram влезе во домовите во форма на садови за готвење CorningWare.

Новиот материјал беше голем финансиски благодет за Корнинг и го овозможи лансирањето на Project Muscle, огромен истражувачки напор за изнаоѓање други начини за зацврстување на стаклото. Основно откритие се случи кога истражувачите дојдоа до метод за зајакнување на стаклото со потопување во топол раствор на калиумова сол. Откриле дека кога додале алуминиум оксид во составот на стаклото пред да го потопат во растворот, добиениот материјал бил неверојатно цврст и издржлив. Научниците набрзо почнале да фрлаат такво зацврстено стакло од нивната деветкатница и да го бомбардираат стаклото, внатрешно познато како 0317, со замрзнати кокошки. Стаклото можеше да биде свиткано и извиткано до извонреден степен, а исто така издржа притисок од околу 17 kg/cm. (Обичното стакло може да биде подложено на притисок од околу 850 kg/cm.) Во 1 година, Corning почнал да го нуди материјалот под името Chemcor, верувајќи дека ќе најде примена во производи како што се телефонски говорници, затворски прозорци или очила.

Иако на почетокот имаше голем интерес за материјалот, продажбата беше мала. Неколку компании направија нарачки за заштитни очила. Сепак, тие набрзо беа повлечени поради загриженоста за експлозивниот начин на кој стаклото може да се скрши. Chemcor навидум би можел да стане идеален материјал за шофершајбната на автомобилите; иако се појави во неколку AMC Javelins, повеќето производители не беа убедени во неговите заслуги. Тие не веруваа дека Chemcor вредел зголемување на трошоците, особено затоа што успешно користеле ламинирано стакло од 30-тите.

Корнинг измислил скапа иновација за која никој не се грижел. Сигурно не му помогнаа тестовите за судар, кои покажаа дека кај шофершајбните „човечката глава покажува значително поголеми забавувања“ - Chemcor преживеал неповреден, но човечкиот череп не.

Откако компанијата неуспешно се обиде да го продаде материјалот на Форд Моторс и други производители на автомобили, Project Muscle беше прекинат во 1971 година и материјалот Chemcor заврши на мраз. Тоа беше решение кое мораше да го чека вистинскиот проблем.

Се наоѓаме во државата Њујорк, каде што се наоѓа зградата на седиштето во Корнинг. Директорот на компанијата, Вендел Викс, има своја канцеларија на вториот кат. И токму тука Стив Џобс му додели на тогаш педесет и петгодишниот Викс навидум невозможна задача: да произведе стотици илјади квадратни метри ултра тенко и ултра силно стакло кое до сега не постоело. И тоа во рок од шест месеци. Приказната за оваа соработка - вклучувајќи го и обидот на Џобс да го научи Викс за принципите на тоа како функционира стаклото и неговото верување дека целта може да се постигне - е добро позната. Како Корнинг всушност успеа со тоа веќе не е познато.

Викс се приклучи на фирмата во 1983 година; порано од 2005 година, тој го зазеде највисокото место, надгледувајќи го телевизискиот оддел, како и одделот за специјални специјализирани апликации. Прашајте го за стаклото и тој ќе ви каже дека тоа е прекрасен и егзотичен материјал, чиј потенцијал научниците само што почнале да го откриваат денес. Ќе се радува на неговата „автентичност“ и пријатност на допир, за по некое време да ви каже за неговите физички својства.

Викс и Џобс споделија слабост во дизајнот и опсесија со детали. И двајцата беа привлечени од големи предизвици и идеи. Од менаџерската страна, сепак, Џобс беше малку диктатор, додека Викс, од друга страна (како и многу негови претходници во Корнинг), поддржува послободен режим без преголема грижа за подреденост. „Не постои разделба меѓу мене и поединечните истражувачи“, вели Викс.

И навистина, и покрај тоа што е голема компанија - имаше 29 вработени и 000 милијарди долари приход минатата година - Корнинг сè уште се однесува како мал бизнис. Ова е овозможено поради неговата релативна оддалеченост од надворешниот свет, стапката на смртност која се движи околу 7,9% секоја година, а исто така и познатата историја на компанијата. (Дон Стоуки, сега 1, и други легенди на Корнинг сè уште може да се видат во ходниците и лабораториите на истражувачката установа Парк Саливан.) „Сите сме тука доживотно“, се насмевнува Викс. „Овде се познаваме долго време и заедно доживеавме многу успеси и неуспеси.

Еден од првите разговори помеѓу Викс и Џобс всушност немаше никаква врска со стаклото. Едно време, научниците од Корнинг работеа на технологија за микропроекција - поточно, подобар начин за користење синтетички зелени ласери. Главната идеја беше дека луѓето не сакаат цел ден да зјапаат во минијатурен дисплеј на својот мобилен телефон кога сакаат да гледаат филмови или ТВ емисии, а проекцијата изгледаше како природно решение. Меѓутоа, кога Викс разговараше за идејата со Џобс, шефот на Apple ја отфрли како глупост. Во исто време, тој спомена дека работи на нешто подобро – уред чија површина е целосно составена од дисплеј. Се викаше iPhone.

Иако Џобс ги осуди зелените ласери, тие ја претставуваат „иновацијата заради иновација“ што е толку карактеристична за Корнинг. Компанијата има таква почит кон експериментирањето што секоја година инвестира респектабилни 10% од својот профит во истражување и развој. И во добри и лоши времиња. Кога во 2000 година пукна застрашувачкиот меур од „dot-com“ и вредноста на Корнинг падна од 100 долари по акција на 1,50 долари, неговиот извршен директор ги увери истражувачите не само дека истражувањето сè уште е во срцето на компанијата, туку дека истражувањето и развојот се тие што ја одржуваат. врати на успехот.

„Тоа е една од ретките компании базирани на технологија која е во состојба да се рефокусира на редовна основа“, вели Ребека Хендерсон, професорка на бизнис школата на Харвард која ја проучувала историјата на Корнинг. „Тоа е многу лесно да се каже, но тешко да се направи.“ Дел од тој успех лежи во способноста не само да се развијат нови технологии, туку и да се открие како да се започне со нивно производство во масовен обем. Дури и ако Corning е успешен на двата начина, често може да бидат потребни децении за да се најде соодветен – и доволно профитабилен – пазар за својот производ. Како што вели професорот Хендерсон, иновацијата, според Корнинг, често значи преземање неуспешни идеи и нивно користење за сосема друга цел.

Идејата да се исчисти прашината од примероците на Chemcor дојде во 2005 година, пред Apple воопшто да влезе во играта. Во тоа време, Motorola го објави Razr V3, мобилен телефон на преклоп кој користеше стакло наместо типичниот тврд пластичен дисплеј. Корнинг формираше мала група со задача да види дали е можно да се оживее стаклото од типот 0317 за употреба во уреди како што се мобилни телефони или часовници. Старите примероци на Chemcor беа дебели околу 4 милиметри. Можеби би можеле да се разредат. По неколку истражувања на пазарот, раководството на компанијата се увери дека компанијата може да заработи малку пари од овој специјализиран производ. Проектот го доби името Gorilla Glass.

До 2007 година, кога Џобс ги изрази своите идеи за новиот материјал, проектот не стигна многу далеку. На Apple очигледно му беа потребни огромни количини од 1,3 мм тенко, хемиски зацврстено стакло - нешто што никој претходно не го создал. Дали Chemcor, кој сè уште не е масовно произведен, може да се поврзе со производствен процес кој би можел да ја задоволи огромната побарувачка? Дали е можно да се направи материјал првично наменет за автомобилско стакло ултратенко и во исто време да се одржи неговата сила? Дали процесот на хемиско стврднување воопшто ќе биде ефективен за такво стакло? Тогаш никој не го знаеше одговорот на овие прашања. Така, Викс го направи токму она што би го направил секој извршен директор кој не сака да ризикува. Тој рече да.

За материјал толку озлогласен што е суштински невидлив, модерното индустриско стакло е неверојатно сложено. Вообичаеното стакло со сода-вар е доволно за производство на шишиња или светилки, но е многу несоодветно за други намени, бидејќи може да се распарчи на остри парчиња. Боросиликатно стакло како Pyrex е одлично отпорно на термички удар, но неговото топење бара многу енергија. Дополнително, постојат само два начина со кои стаклото може масовно да се произведува - технологија за фузија и процес познат како флотација, во кој стопеното стакло се истура на основа од стопен калај. Еден од предизвиците со кои треба да се соочи фабриката за стакло е потребата да се усогласи нов состав, со сите потребни карактеристики, со производствениот процес. Едно е да се дојде до формула. Според него, втората работа е да се направи финалниот производ.

Без разлика на составот, главната компонента на стаклото е силициум диоксид (наречен песок). Бидејќи има многу висока точка на топење (1 °C), други хемикалии, како натриум оксид, се користат за нејзино намалување. Благодарение на ова, можно е полесно да се работи со стакло, а исто така да се произведува поевтино. Многу од овие хемикалии му даваат и специфични својства на стаклото, како што се отпорност на рендгенски зраци или високи температури, способност да ја рефлектираат светлината или да ги распрснуваат боите. Меѓутоа, проблемите се јавуваат кога се менува составот: најмало прилагодување може да резултира со радикално различен производ. На пример, ако користите густ материјал како бариум или лантан, ќе постигнете намалување на точката на топење, но ризикувате финалниот материјал да не биде целосно хомоген. И кога го зајакнувате стаклото, го зголемувате и ризикот од експлозивна фрагментација доколку се скрши. Накратко, стаклото е материјал во кој владее компромис. Токму затоа композициите, а особено оние кои се приспособени на специфичен производствен процес, се толку високо чувана тајна.

Еден од клучните чекори во производството на стакло е неговото ладење. Во масовното производство на стандардно стакло, од суштинско значење е материјалот постепено и рамномерно да се лади за да се минимизира внатрешниот стрес што инаку би го направил стаклото полесно да се скрши. Со калено стакло, од друга страна, целта е да се додаде напнатост помеѓу внатрешниот и надворешниот слој на материјалот. Калењето на стаклото парадоксално може да го направи стаклото поцврсто: стаклото прво се загрева додека не омекне, а потоа неговата надворешна површина нагло се олади. Надворешниот слој брзо се собира, додека внатрешноста останува уште стопена. За време на ладењето, внатрешниот слој се обидува да се намали, а со тоа делува на надворешниот слој. Се создава напрегање во средината на материјалот додека површината се згуснува уште повеќе. Каленото стакло може да се скрши ако навлеземе низ надворешниот слој на притисок во областа на напрегање. Сепак, дури и стврднувањето на стаклото има свои граници. Максималното можно зголемување на јачината на материјалот зависи од брзината на неговото собирање за време на ладењето; повеќето композиции само малку се намалуваат.

Односот помеѓу компресија и стрес најдобро се докажува со следниот експеримент: со истурање на стопено стакло во ледена вода, создаваме формации налик на солза, чијшто најдебелиот дел е способен да издржи огромен притисок, вклучително и повторени удари со чекан. Сепак, тенкиот дел на крајот од капките е поранлив. Кога ќе го скршиме, каменоломот ќе прелета низ целиот објект со брзина од над 3 км/ч, со што ќе се ослободи внатрешната напнатост. Експлозивно. Во некои случаи, формацијата може да експлодира со таква сила што емитира блесок светлина.

Хемиското калење на стаклото, метод развиен во 60-тите, создава слој под притисок исто како и калењето, но преку процес наречен јонска размена. Алумосиликатно стакло, како што е Gorilla Glass, содржи силициум диоксид, алуминиум, магнезиум и натриум. Кога се потопува во стопена калиумова сол, стаклото се загрева и се шири. Натриумот и калиумот делат иста колона во периодниот систем на елементи и затоа се однесуваат многу слично. Високата температура од растворот на сол ја зголемува миграцијата на натриумовите јони од стаклото, а јоните на калиум, од друга страна, можат непречено да го заземат своето место. Бидејќи јоните на калиум се поголеми од водородните јони, тие се повеќе концентрирани на истото место. Како што стаклото се лади, се кондензира уште повеќе, создавајќи слој под притисок на површината. (Corning обезбедува рамномерна размена на јони со контролирање на факторите како што се температурата и времето.) Во споредба со калењето на стаклото, хемиското стврднување гарантира поголем притисок на притисок во површинскиот слој (со тоа гарантира до четири пати поголема цврстина) и може да се користи на стакло од кое било дебелина и форма.

До крајот на март, истражувачите ја имаа новата формула речиси подготвена. Сепак, тие сè уште требаше да сфатат метод на производство. Измислувањето на нов производствен процес не доаѓаше во предвид, бидејќи тоа ќе трае со години. Со цел да се запази рокот поставен од Apple, двајца од научниците, Адам Елисон и Мет Дејнека, добија задача да го изменат и дебагираат процесот што компанијата веќе успешно го користеше. Ним им требаше нешто што ќе може да произведе огромни количини тенко, проѕирно стакло за неколку недели.

Научниците во основа имаа само една опција: процесот на извлекување на фузија. (Има многу нови технологии во оваа високо иновативна индустрија, чии имиња често сè уште немаат чешки еквивалент.) За време на овој процес, стопеното стакло се истура на посебен клин наречен „изопип“. Чашата се прелива од двете страни на подебелиот дел на клинот и повторно се спојува на долната тесна страна. Потоа се движи по ролери чија брзина е прецизно поставена. Колку побрзо се движат, толку ќе биде потенко стаклото.

Една од фабриките што го користи овој процес се наоѓа во Хародсбург, Кентаки. На почетокот на 2007 година оваа подружница работеше со полн капацитет, а нејзините седум петметарски цистерни носеа во светот по 450 кг стакло наменети за LCD панели за телевизори секој час. Еден од овие тенкови може да биде доволен за првичната побарувачка од Apple. Но, прво беше неопходно да се ревидираат формулите на старите композиции Chemcor. Не само што стаклото требаше да биде тенко 1,3 mm, туку требаше да биде значително поубаво за гледање отколку, да речеме, полнење на телефонска говорница. Елисон и неговиот тим имаа шест недели да го усовршат. За да може стаклото да се модифицира во процесот на „фузија цртање“, неопходно е да биде исклучително флексибилно дури и при релативно ниски температури. Проблемот е што сè што правите за да ја подобрите еластичноста, исто така, значително ја зголемува точката на топење. Со дотерување на неколку постоечки состојки и додавање на една тајна состојка, научниците успеаја да ја подобрат вискозноста, истовремено обезбедувајќи поголема напнатост во стаклото и побрза јонска размена. Резервоарот беше лансиран во мај 2007 година. Во текот на јуни, произведе доволно Горила стакло за да наполни повеќе од четири фудбалски игралишта.

За пет години, Gorilla Glass стана од обичен материјал во естетски стандард - мала поделба што го дели нашето физичко јас од виртуелните животи што ги носиме во нашите џебови. Го допираме надворешниот слој од стакло и нашето тело го затвора колото помеѓу електродата и неговиот сосед, претворајќи го движењето во податоци. Gorilla сега е претставена во повеќе од 750 производи од 33 брендови ширум светот, вклучувајќи лаптопи, таблети, паметни телефони и телевизори. Ако редовно поминувате со прстот преку уред, веројатно веќе сте запознаени со Gorilla Glass.

Приходите на Корнинг вртоглаво пораснаа со текот на годините, од 20 милиони долари во 2007 година на 700 милиони долари во 2011 година. И се чини дека ќе има и други можни употреби на стаклото. Екерсли О'Калаган, чии дизајнери се одговорни за појавата на неколку иконски продавници на Apple, тоа го докажа во пракса. На овогодинешниот фестивал на дизајнот во Лондон, тие претставија скулптура направена само од Gorilla Glass. Ова на крајот би можело повторно да се појави на шофершајбната на автомобилот. Компанијата моментално преговара за неговата употреба во спортски автомобили.

Како изгледа ситуацијата околу стаклото денес? Во Хародсбург, специјалните машини рутински ги товараат во дрвени кутии, ги транспортираат со камиони до Луисвил, а потоа ги испраќаат со воз кон западниот брег. Откако таму, стаклените листови се ставаат на товарни бродови и се транспортираат до фабриките во Кина каде што се подложени на неколку финални процеси. Прво им се става топла калиумова купка и потоа се сечат на помали правоаголници.

Се разбира, и покрај сите негови магични својства, Gorilla Glass може да пропадне, а понекогаш дури и многу „ефикасно“. Се крши кога ќе го испуштиме телефонот, се претвора во пајак кога е свиткан, пука кога ќе седнеме на него. На крајот на краиштата, сепак е стакло. И затоа има мал тим на луѓе во Корнинг кои го поминуваат поголемиот дел од денот растурајќи го.

„Ние го нарекуваме норвешки чекан“, вели Џејмин Амин додека вади голем метален цилиндар од кутијата. Оваа алатка вообичаено ја користат аеронаутичките инженери за тестирање на јачината на алуминиумскиот труп на авионите. Амин, кој го надгледува развојот на сите нови материјали, ја истегнува пружината во чекан и ослободува цели 2 џули енергија во милиметарскиот тенок лист од стакло. Таквата сила ќе создаде голема вдлабнатина во цврстото дрво, но ништо нема да се случи со стаклото.

Успехот на Gorilla Glass значи неколку пречки за Corning. За прв пат во својата историја, компанијата мора да се соочи со толку голема побарувачка за нови верзии на своите производи: секој пат кога објавува нова итерација на стакло, неопходно е да се следи како се однесува во однос на доверливост и робусност директно во Поле. За таа цел, тимот на Амин собира стотици скршени мобилни телефони. „Штетата, без разлика дали е мала или голема, речиси секогаш започнува на истото место“, вели научникот Кевин Рајман, посочувајќи на речиси невидливата пукнатина на HTC Wildfire, еден од неколкуте скршени телефони на масата пред него. Откако ќе ја пронајдете оваа пукнатина, можете да ја измерите нејзината длабочина за да добиете идеја за притисокот на кој било подложено стаклото; ако можете да ја имитирате оваа пукнатина, можете да истражите како таа се ширела низ материјалот и да се обидете да ја спречите во иднина, или со менување на составот или со хемиско стврднување.

Со оваа информација, остатокот од тимот на Амин може да го истражува истиот материјален неуспех одново и одново. За да го направат ова, тие користат преси со лост, тестови за паѓање на гранитни, бетонски и асфалтни површини, фрлаат разни предмети на стакло и генерално користат серија на уреди за мачење со индустриски изглед со арсенал од врвови од дијаманти. Тие имаат дури и камера со голема брзина способна да снима милион слики во секунда, што е добро за проучување на свиткување на стакло и ширење на пукнатини.

Сепак, сето тоа контролирано уништување и се исплати на компанијата. Во споредба со првата верзија, Gorilla Glass 2 е за дваесет проценти посилен (а третата верзија треба да пристигне на пазарот на почетокот на следната година). Научниците од Corning го постигнаа ова со притискање на компресија на надворешниот слој до самата граница - тие беа малку конзервативни со првата верзија на Gorilla Glass - без да го зголемат ризикот од експлозивно кршење поврзано со оваа промена. Сепак, стаклото е кревок материјал. И додека кршливите материјали многу добро се спротивставуваат на компресија, тие се исклучително слаби кога се истегнуваат: ако ги свиткате, тие можат да се скршат. Клучот за Gorilla Glass е компресијата на надворешниот слој, што спречува пукнатини да се шират низ материјалот. Кога ќе го испуштите телефонот, неговиот дисплеј можеби нема веднаш да се скрши, но падот може да предизвика доволно штета (дури и микроскопска пукнатина е доволна) суштински да ја наруши јачината на материјалот. Следниот најмал пад тогаш може да има сериозни последици. Ова е една од неизбежните последици од работата со материјал кој е за компромиси, за создавање на совршено невидлива површина.

Се вративме во фабриката во Хародсбург, каде што човек во црна маица од Gorilla Glass работи со лист стакло тенок колку 100 микрони (приближно со дебелина на алуминиумска фолија). Машината со која управува материјалот поминува низ низа валјаци, од кои стаклото излегува свиткано како огромно сјајно парче проѕирна хартија. Овој извонредно тенок материјал што може да се тркала се нарекува Willow. За разлика од Gorilla Glass, која работи малку како оклоп, Willow може да се спореди повеќе како мантил. Тој е издржлив и лесен и има многу потенцијал. Истражувачите од Corning веруваат дека материјалот може да најде апликации во флексибилни дизајни на паметни телефони и ултра тенки OLED дисплеи. Една од енергетските компании исто така би сакала да го види Willow да се користи во соларни панели. Во Корнинг дури замислуваат е-книги со стаклени страници.

Еден ден, Willow ќе испорача 150 метри стакло на огромни макари. Тоа е, ако некој навистина го нарача. Засега, намотките седат без работа во фабриката во Хародсбург, чекајќи да се појави вистинскиот проблем.

Извор: Wired.com
.