Zatvori oglas

Neposredno prije lansiranja prvog iPhonea, Steve Jobs je pozvao svoje zaposlenike i bio je bijesan zbog gomile ogrebotina koje su se pojavile na prototipu koji je koristio nakon nekoliko sedmica. Bilo je jasno da nije moguće koristiti standardno staklo, pa se Jobs udružio sa staklarskom kompanijom Corning. Međutim, njegova istorija seže duboko u prošlost.

Sve je počelo jednim neuspjelim eksperimentom. Jednog dana 1952. godine, hemičar iz Corning Glass Works-a Don Stookey testirao je uzorak fotoosjetljivog stakla i stavio ga u peć na 600°C. Međutim, tokom testa došlo je do greške u jednom od regulatora i temperatura je porasla na 900 °C. Stookey je očekivao da će nakon ove greške pronaći rastopljenu grumen stakla i uništenu peć. Umjesto toga, međutim, otkrio je da se njegov uzorak pretvorio u mliječnobijelu ploču. Dok je pokušavao da je zgrabi, kliješta su se okliznula i pala na zemlju. Umjesto da se razbije o zemlju, ona se odbila.

Don Stookey to tada nije znao, ali je upravo 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 natrijum-kalc stakla, ubrzo je našao primjenu u svemu, od balističkih projektila do kemijskih laboratorija. Korišćen je i u mikrotalasnim pećnicama, a 1959. godine Pyroceram je ušao u domove u obliku posuđa CorningWare.

Novi materijal je bio velika finansijska blagodat za Corning i omogućio je pokretanje projekta Muscle, masivnog istraživačkog napora za pronalaženje drugih načina za kaljenje stakla. Temeljni proboj se dogodio kada su istraživači smislili metodu jačanja stakla uranjanjem u vruću otopinu kalijeve soli. Otkrili su da kada su dodali aluminij oksid u staklenu kompoziciju prije nego što su je uronili u otopinu, rezultirajući materijal je bio izuzetno jak i izdržljiv. Naučnici su ubrzo počeli da bacaju takvo očvrslo staklo sa svoje devetospratne zgrade i bombarduju staklo, interno poznato kao 0317, smrznutim pilićima. Staklo se moglo savijati i uvijati do izuzetnog stepena, a takođe je izdržalo pritisak od oko 17 kg/cm. (Obično staklo može biti podvrgnuto pritisku od oko 850 kg/cm.) Corning je 1. godine počeo nuditi materijal pod imenom Chemcor, vjerujući da će naći primjenu u proizvodima kao što su telefonske govornice, zatvorski prozori ili naočale.

Iako je u početku bilo veliko interesovanje za materijal, prodaja je bila niska. Nekoliko kompanija je naručilo zaštitne naočare. Međutim, oni su ubrzo povučeni zbog zabrinutosti oko eksplozivnog načina na koji bi se staklo moglo razbiti. Chemcor bi naizgled mogao postati idealan materijal za automobilska vjetrobranska stakla; 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 izumio skupu inovaciju do koje niko nije mario. Sigurno mu nisu pomogli ni testovi sudara, koji su pokazali da sa vjetrobranima "ljudska glava pokazuje znatno veća usporavanja" - Chemcor je preživio neozlijeđen, ali ljudska lobanja nije.

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

Nalazimo se u državi New York, gdje se nalazi zgrada sjedišta Corninga. Direktor kompanije, Wendell Weeks, ima svoju kancelariju na drugom spratu. I upravo je ovdje Steve Jobs zadao tada pedesetpetogodišnjem Weeksu naizgled nemoguć zadatak: proizvesti stotine hiljada kvadratnih metara ultra tankog i ultra jakog stakla koje do sada nije postojalo. I to u roku od šest meseci. Priča o ovoj saradnji - uključujući i Jobsov pokušaj da Weeksa poduči principima kako staklo radi i njegovo uvjerenje da se cilj može postići - dobro je poznata. Kako je Corning to zapravo uspio, više nije poznato.

Weeks se pridružio firmi 1983. godine; prije 2005. godine, zauzimao je najvišu poziciju, nadgledajući odjel televizije, kao i odjel za posebne specijalizirane aplikacije. Pitajte ga za staklo i on će vam reći da je to prekrasan i egzotičan materijal, čiji su potencijal naučnici tek danas počeli da otkrivaju. On će oduševiti njegovom "autentičnošću" i prijatnošću na dodir, da bi vam nakon nekog vremena ispričao o njegovim fizičkim svojstvima.

Weeks i Jobs dijelili su slabost za dizajn i opsesiju detaljima. Obojicu su privlačili veliki izazovi i ideje. Međutim, sa strane menadžmenta, Jobs je bio pomalo diktator, dok Weeks, s druge strane (kao i mnogi njegovi prethodnici u Corningu), podržava slobodniji režim bez previše obzira na podređenost. "Ne postoji razdvajanje između mene i pojedinačnih istraživača", kaže Weeks.

I zaista, uprkos tome što je velika kompanija – imala je 29 zaposlenih i 000 milijardi dolara prihoda prošle godine – Corning se i dalje ponaša kao mala kompanija. To je omogućeno relativnom udaljenošću od vanjskog svijeta, stopom smrtnosti koja se kreće oko 7,9% svake godine, kao i poznatom istorijom kompanije. (Don Stookey, koji sada ima 1 godina, i druge legende Corninga i dalje se mogu vidjeti u hodnicima i laboratorijama istraživačke ustanove Sullivan Park.) „Svi smo mi ovdje za cijeli život,“ smiješi se Weeks. "Poznajemo se ovdje dugo i zajedno smo doživjeli mnoge uspjehe i neuspjehe."

Jedan od prvih razgovora između Weeksa i Jobsa zapravo nije imao nikakve veze sa staklom. Svojevremeno su naučnici Corning-a radili na tehnologiji mikroprojekcije - tačnije, boljem načinu korištenja sintetičkih zelenih lasera. Glavna ideja je bila da ljudi ne žele cijeli dan buljiti u minijaturni ekran na svom mobilnom telefonu kada žele gledati filmove ili TV emisije, a projekcija se činila kao prirodno rješenje. Međutim, kada je Weeks razgovarao o toj ideji s Jobsom, šef Applea je to odbacio kao besmislicu. Istovremeno je napomenuo da radi na nečem boljem – uređaju čija je površina u potpunosti sastavljena od ekrana. Zvao se iPhone.

Iako je Jobs osudio zelene lasere, oni predstavljaju "inovaciju radi inovacije" koja je tako karakteristična za Corning. Kompanija toliko poštuje eksperimentisanje da svake godine ulaže respektabilnih 10% svog profita u istraživanje i razvoj. I u dobrim i lošim vremenima. Kada je zlokobni balon dot-com-a pukao 2000. i vrijednost Corninga pala sa 100 dolara po dionici na 1,50 dolara, njegov izvršni direktor je uvjeravao istraživače ne samo da je istraživanje još uvijek u srcu kompanije, već da je istraživanje i razvoj ono što je održava. vratiti uspjehu.

"To je jedna od rijetkih kompanija zasnovanih na tehnologiji koja je u stanju da se redovno fokusira", kaže Rebecca Henderson, profesorica na Harvardskoj poslovnoj školi koja je proučavala Corningovu istoriju. „To je vrlo lako reći, ali je 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 potrajati decenije da se pronađe odgovarajuće – i dovoljno profitabilno – tržište za svoj proizvod. Kako kaže profesor Henderson, inovacija, prema Corningu, često znači uzimanje neuspjelih ideja i njihovo korištenje u potpuno drugu svrhu.

Ideja da se skine prašina sa Chemcorovih uzoraka pojavila se 2005. godine, prije nego što je Apple uopće ušao u igru. U to vrijeme, Motorola je objavila Razr V3, mobilni telefon na preklop koji je koristio staklo umjesto tipičnog ekrana od tvrde plastike. Corning je formirao malu grupu sa zadatkom da vidi da li je moguće oživjeti staklo tipa 0317 za upotrebu u uređajima kao što su mobilni telefoni ili satovi. Stari Chemcor uzorci bili su debeli oko 4 milimetra. Možda bi se mogli razrijediti. Nakon nekoliko istraživanja tržišta, menadžment kompanije se uvjerio da kompanija može zaraditi malo novca od ovog specijalizovanog proizvoda. Projekat je nazvan Gorilla Glass.

Do 2007. godine, kada je Jobs izrazio svoje ideje o novom materijalu, projekat nije stigao daleko. Apple je očito zahtijevao ogromne količine 1,3 mm tankog, kemijski kaljenog stakla – nešto što niko prije nije stvorio. Može li Chemcor, koji još nije masovno proizveden, biti povezan s proizvodnim procesom koji bi mogao zadovoljiti ogromnu potražnju? Da li je moguće napraviti materijal originalno namijenjen automobilskom staklu ultra tanak i istovremeno zadržati svoju čvrstoću? Da li će proces hemijskog očvršćavanja uopšte biti efikasan za takvo staklo? U to vrijeme niko nije znao odgovor na ova pitanja. Tako je Weeks uradio upravo ono što bi uradio svaki izvršni direktor koji nije sklon riziku. Rekao je da.

Za materijal tako ozloglašen da je u suštini nevidljiv, moderno industrijsko staklo je izuzetno složeno. Za proizvodnju flaša ili sijalica dovoljno je obično natrijum-kalc staklo, ali je vrlo neprikladno za drugu upotrebu, jer se može rasprsnuti u oštre krhotine. Borosilikatno staklo kao što je Pyrex odlično je otporno na termalni udar, ali njegovo topljenje zahtijeva mnogo energije. Osim toga, postoje samo dvije metode pomoću kojih se staklo može masovno proizvoditi – tehnologija izvlačenja fuzije i proces poznat kao floatacija, u kojem se rastopljeno staklo izlije na podlogu od rastopljenog kalaja. Jedan od izazova sa kojima se tvornica stakla mora suočiti je potreba da se nova kompozicija, sa svim potrebnim karakteristikama, uskladi sa proizvodnim procesom. Jedna je stvar smisliti formulu. Prema njegovim riječima, druga stvar je napraviti konačni proizvod.

Bez obzira na sastav, glavna komponenta stakla je silicijum (aka pesak). Budući da ima vrlo visoku tačku topljenja (1 °C), druge hemikalije, poput natrijum oksida, koriste se za njegovo smanjenje. Zahvaljujući tome, moguće je lakše raditi sa staklom, ali i proizvoditi ga jeftinije. Mnoge od ovih hemikalija takođe daju specifična svojstva staklu, kao što je otpornost na rendgenske zrake ili visoke temperature, sposobnost da reflektuje svetlost ili rasprši boje. Međutim, problemi nastaju kada se sastav promijeni: najmanja prilagodba može rezultirati radikalno drugačijim proizvodom. Na primjer, ako koristite gust materijal kao što je barij ili lantan, postići ćete smanjenje tačke topljenja, ali riskirate da konačni materijal neće biti potpuno homogen. A kada ojačate staklo, povećavate i rizik od eksplozivne fragmentacije ako se razbije. Ukratko, staklo je materijal kojim vlada kompromis. Upravo zbog toga su kompozicije, a posebno one prilagođene specifičnom proizvodnom procesu, tako strogo čuvana tajna.

Jedan od ključnih koraka u proizvodnji stakla je njegovo hlađenje. U masovnoj proizvodnji standardnog stakla, bitno je da se materijal ohladi postupno i ujednačeno kako bi se minimizirala unutrašnja naprezanja koja bi inače olakšala lomljenje stakla. Kod kaljenog stakla, s druge strane, cilj je dodati napetost između unutrašnjeg i vanjskog sloja materijala. Kaljenje stakla paradoksalno može učiniti staklo jačim: staklo se prvo zagrijava dok ne omekša, a zatim se njegova vanjska površina oštro hladi. Spoljašnji sloj se brzo skuplja, dok unutrašnji ostaje još rastopljen. Tokom hlađenja, unutrašnji sloj pokušava da se skupi, djelujući na taj način na vanjski sloj. Naprezanje se stvara u sredini materijala dok se površina još više zgušnjava. Kaljeno staklo se može razbiti ako kroz vanjski tlačni sloj uđemo u područje naprezanja. Međutim, čak i stvrdnjavanje stakla ima svoja ograničenja. Maksimalno moguće povećanje čvrstoće materijala ovisi o brzini njegovog skupljanja tijekom hlađenja; većina kompozicija se samo malo skuplja.

Odnos između kompresije i naprezanja najbolje pokazuje sljedeći eksperiment: izlivanjem rastopljenog stakla u ledenu vodu stvaramo kapljičaste formacije čiji najdeblji dio može izdržati ogromne količine pritiska, uključujući ponovljene udarce čekićem. Međutim, tanki dio na kraju kapi je ranjiviji. Kada ga razbijemo, kamenolom će proletjeti kroz cijeli objekat brzinom od preko 3 km/h, oslobađajući tako unutrašnju napetost. Eksplozivno. U nekim slučajevima, formacija može eksplodirati takvom snagom da emituje bljesak svjetlosti.

Hemijsko kaljenje stakla, metoda razvijena 60-ih, stvara tlačni sloj baš kao i kaljenje, ali kroz proces koji se naziva jonska izmjena. Aluminosilikatno staklo, kao što je Gorilla Glass, sadrži silicijum dioksid, aluminijum, magnezijum i natrijum. Kada se uroni u rastopljenu kalijevu sol, staklo se zagrijava i širi. Natrijum i kalijum dele istu kolonu u periodnom sistemu elemenata i stoga se ponašaju veoma slično. Visoka temperatura iz rastvora soli povećava migraciju jona natrijuma iz stakla, a joni kalijuma, s druge strane, mogu neometano da zauzmu svoje mesto. Pošto su joni kalijuma veći od jona vodonika, oni su više koncentrisani na istom mestu. Kako se staklo hladi, ono se još više kondenzira, stvarajući tlačni sloj na površini. (Corning osigurava ravnomjernu razmjenu jona kontrolirajući faktore kao što su temperatura i vrijeme.) U poređenju sa kaljenjem stakla, hemijsko očvršćavanje garantuje veće tlačno naprezanje u površinskom sloju (time garantuje do četiri puta veću čvrstoću) i može se koristiti na staklu bilo koje vrste. debljina i oblik.

Do kraja marta, istraživači su imali novu formulu skoro gotovu. Međutim, još uvijek su morali smisliti način proizvodnje. Izmišljanje novog proizvodnog procesa nije dolazilo u obzir jer bi za to trebale godine. Kako bi ispoštovali rok koji je postavio Apple, dvojica naučnika, Adam Ellison i Matt Dejneka, dobili su zadatak da modifikuju i otklone proces koji je kompanija već uspešno koristila. Trebalo im je nešto što bi moglo proizvesti ogromne količine tankog, prozirnog stakla za nekoliko sedmica.

Naučnici su u osnovi imali samo jednu opciju: proces crtanja fuzijom. (Postoji mnogo novih tehnologija u ovoj visoko inovativnoj industriji, čiji nazivi često još nemaju češki ekvivalent.) Tokom ovog procesa, rastopljeno staklo se sipa na poseban klin koji se zove "izopipa". Staklo se preliva sa obe strane debljeg dela klina i ponovo se spaja na donjoj uskoj strani. Zatim se kreće na valjcima čija je brzina precizno podešena. Što se brže kreću, staklo će biti tanje.

Jedna od tvornica koja koristi ovaj proces nalazi se u Harrodsburgu, Kentucky. Početkom 2007. godine ova filijala je radila punim kapacitetom, a njenih sedam petometarskih rezervoara svaki sat je u svijet donosilo 450 kg stakla namijenjenog LCD panelima za televizore. Jedan od ovih rezervoara mogao bi biti dovoljan za početnu potražnju Applea. Ali prvo je bilo potrebno revidirati formule starih Chemcorovih kompozicija. Ne samo da je staklo moralo biti tanko 1,3 mm, već je moralo biti i znatno ljepše na pogled od, recimo, punjača telefonske govornice. Elisson i njegov tim imali su šest sedmica da ga usavrše. Da bi se staklo modificiralo u procesu "fuzionog izvlačenja", potrebno je da bude izuzetno fleksibilno čak i na relativno niskim temperaturama. Problem je u tome što sve što uradite da poboljšate elastičnost takođe značajno povećava tačku topljenja. Podešavanjem nekoliko postojećih sastojaka i dodavanjem jednog tajnog sastojka, naučnici su uspeli da poboljšaju viskozitet, istovremeno obezbeđujući veću napetost u staklu i bržu razmenu jona. Tenk je lansiran u maju 2007. Tokom juna proizveo je dovoljno Gorilla Glass-a da napuni četiri fudbalska terena.

Za pet godina, Gorilla Glass je prešao put od običnog materijala do estetskog standarda – malenog jaza koji odvaja naše fizičko ja od virtuelnih života koje nosimo u džepovima. Dodirujemo vanjski sloj stakla i naše tijelo zatvara strujni krug između elektrode i njenog susjeda, pretvarajući kretanje u podatke. Gorilla je sada zastupljena u više od 750 proizvoda iz 33 brenda širom svijeta, uključujući laptope, tablete, pametne telefone i televizore. Ako redovno prelazite prstom preko uređaja, vjerovatno ste već upoznati sa Gorilla Glass staklom.

Corningov prihod je naglo rastao tokom godina, sa 20 miliona dolara u 2007. na 700 miliona dolara u 2011. I izgleda da će postojati i druga moguća upotreba stakla. Eckersley O'Callaghan, čiji su dizajneri zaslužni za izgled nekoliko kultnih Apple Store-a, dokazao je to u praksi. Na ovogodišnjem London Design Festivalu predstavili su skulpturu samo od Gorilla Glass. Ovo bi se na kraju moglo ponovo pojaviti na vjetrobranskim staklima automobila. Kompanija trenutno pregovara o njegovoj upotrebi u sportskim automobilima.

Kako danas izgleda situacija oko stakla? U Harrodsburgu ih specijalne mašine rutinski utovaruju u drvene kutije, kamionima do Louisvillea, a zatim ih vozom šalju prema zapadnoj obali. Jednom tamo, stakleni listovi se postavljaju na teretne brodove i transportuju u fabrike u Kini gde prolaze kroz nekoliko završnih procesa. Prvo im se daje vruća kalijumova kupka, a zatim se režu na manje pravokutnike.

Naravno, uprkos svim svojim magičnim svojstvima, Gorilla Glass može pokvariti, a ponekad čak i vrlo "efikasno". Lomi se kada ispustimo telefon, pretvara se u pauka kada je savijen, puca kada sednemo na njega. Ipak je to staklo. I zato postoji mali tim ljudi u Corningu koji većinu dana provode razbijajući to.

„Zovemo ga norveški čekić“, kaže Jaymin Amin dok vadi veliki metalni cilindar iz kutije. Ovaj alat obično koriste aeronautički inženjeri za testiranje čvrstoće aluminijskog trupa aviona. Amin, koji nadgleda razvoj svih novih materijala, rasteže oprugu u čekiću i oslobađa puna 2 džula energije u milimetar tanak list stakla. Takva sila će stvoriti veliko udubljenje na punom drvetu, ali se ništa neće dogoditi staklu.

Uspjeh Gorilla Glass-a znači nekoliko prepreka za Corning. Po prvi put u svojoj istoriji, kompanija se mora suočiti sa tako velikom potražnjom za novim verzijama svojih proizvoda: svaki put kada objavi novu iteraciju stakla, potrebno je pratiti kako se ponaša u smislu pouzdanosti i robusnosti direktno u polje. U tu svrhu, Aminov tim prikuplja stotine pokvarenih mobilnih telefona. "Oštećenje, bilo da je malo ili veliko, gotovo uvijek počinje na istom mjestu", kaže naučnik Kevin Reiman, pokazujući na gotovo nevidljivu pukotinu na HTC Wildfireu, jednom od nekoliko pokvarenih telefona na stolu ispred njega. Jednom 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 ona širi kroz materijal i pokušati je spriječiti u budućnosti, bilo modifikacijom sastava ili kemijskim stvrdnjavanjem.

Sa ovim informacijama, ostatak Aminovog tima može istraživati ​​isti materijalni neuspjeh iznova i iznova. Da bi to učinili, koriste preše s polugom, testove pada na granitne, betonske i asfaltne površine, bacaju razne predmete na staklo i općenito koriste brojne uređaje za mučenje industrijskog izgleda s arsenalom dijamantskih vrhova. Čak imaju i kameru velike brzine koja može snimiti milion kadrova u sekundi, što je korisno za proučavanje savijanja stakla i širenja pukotina.

Međutim, svo to kontrolisano uništavanje isplati se kompaniji. U odnosu na prvu verziju, Gorilla Glass 2 je dvadeset posto jači (a treća verzija bi na tržište trebala stići početkom sljedeće godine). Naučnici Corninga su to postigli gurajući kompresiju vanjskog sloja do same granice - bili su pomalo konzervativni s prvom verzijom Gorilla Glass -a - bez povećanja rizika od eksplozivnog loma povezanog s ovim pomakom. Ipak, staklo je krhki materijal. I dok krhki materijali vrlo dobro odolijevaju kompresiji, oni su izuzetno slabi kada se rastežu: ako ih savijete, mogu se slomiti. Ključ za Gorilla Glass je kompresija vanjskog sloja, koji sprječava širenje pukotina kroz materijal. Ako ispustite telefon, njegov ekran se možda neće odmah slomiti, ali pad bi mogao uzrokovati dovoljno štete (čak je i mikroskopska pukotina dovoljna) da suštinski naruši čvrstoću materijala. Sljedeći najmanji pad tada može imati ozbiljne posljedice. Ovo je jedna od neizbježnih posljedica rada s materijalom koji se sastoji od kompromisa, stvaranja savršeno nevidljive površine.

Vraćamo se u tvornicu u Harrodsburgu, gdje čovjek u crnoj majici od stakla Gorilla Glass radi sa staklom tankim čak 100 mikrona (otprilike debljine aluminijske folije). Mašina kojom upravlja provlači materijal kroz niz valjaka, iz kojih staklo izlazi savijeno poput ogromnog sjajnog komada prozirnog papira. Ovaj izuzetno tanak materijal koji se može kotrljati zove se Willow. Za razliku od Gorilla Glass-a, koje djeluje kao oklop, Willow se više može uporediti sa kišnim mantilom. Izdržljiv je i lagan i ima veliki potencijal. Istraživači iz Corninga vjeruju da bi materijal mogao pronaći primjenu u fleksibilnim dizajnom pametnih telefona i ultra tankim OLED ekranima. Jedna od energetskih kompanija takođe bi volela da se Willow koristi u solarnim panelima. U Corningu čak zamišljaju e-knjige sa staklenim stranicama.

Jednog dana, Willow će isporučiti 150 metara stakla na ogromnim koturima. Odnosno, ako to neko zaista naruči. Za sada, kalemovi miruju u fabrici u Harrodsburgu, čekajući da se pojavi pravi problem.

Izvor: Wired.com
.