Філіп Новотний Незадовго до випуску першого iPhone Стів Джобс зателефонував своїм співробітникам і був розлючений через кількість подряпин, які з'явилися на прототипі, яким він користувався через кілька тижнів. Було зрозуміло, що стандартне скло використовувати неможливо, тому Джобс об’єднався зі скляною компанією Corning. Однак його історія сягає корінням у минуле століття.
Все почалося з одного невдалого експерименту. Одного разу в 1952 році хімік Corning Glass Works Дон Стукі перевірив зразок світлочутливого скла та помістив його в піч при 600°C. Однак під час тесту в одному з регуляторів сталася помилка і температура піднялася до 900 °C. Після цієї помилки Стукі очікував знайти розплавлений шматок скла та зруйновану піч. Натомість він виявив, що його зразок перетворився на молочно-білу плиту. Коли він намагався схопити її, кліщі зісковзнули й упали на землю. Замість того, щоб розбитися об землю, він відскочив.
Дон Стукі тоді цього не знав, але він щойно винайшов першу синтетичну склокераміку; Корнінг пізніше назвав цей матеріал Pyroceram. Легший за алюміній, твердіший за високовуглецеву сталь і у багато разів міцніший за звичайне вапняно-натрієве скло, він незабаром знайшов застосування у всьому, від балістичних ракет до хімічних лабораторій. Він також використовувався в мікрохвильових печах, а в 1959 році Pyroceram увійшов у будинки у вигляді посуду CorningWare.
Новий матеріал став великим фінансовим благом для Corning і дозволив запустити Project Muscle, масштабну дослідницьку роботу з пошуку інших способів зміцнення скла. Фундаментальний прорив стався, коли дослідники винайшли метод зміцнення скла шляхом занурення його в гарячий розчин калійної солі. Вони виявили, що коли вони додали оксид алюмінію до складу скла перед зануренням його в розчин, отриманий матеріал був надзвичайно міцним і довговічним. Невдовзі вчені почали викидати таке затверділе скло зі свого дев’ятиповерхового будинку та бомбардувати скло, відоме як 0317, замороженими курчатами. Скло можна було згинати та скручувати до надзвичайної міри, а також витримувало тиск близько 17 850 кг/см. (Звичайне скло може бути піддано тиску приблизно 1 кг/см.) У 250 році компанія Corning почала пропонувати матеріал під назвою Chemcor, вважаючи, що він знайде застосування в таких продуктах, як телефонні будки, тюремні вікна або окуляри.
Хоча спочатку був великий інтерес до матеріалу, продажі були низькими. Кілька компаній розмістили замовлення на захисні окуляри. Однак незабаром їх було відкликано через занепокоєння щодо вибухового способу, яким скло може розбитися. Chemcor, здавалося б, міг би стати ідеальним матеріалом для автомобільних лобових стекол; хоча він з'явився в кількох AMC Javelin, більшість виробників не переконали його переваги. Вони не вірили, що Chemcor вартий збільшення витрат, особливо тому, що вони успішно використовували ламіноване скло з 30-х років.
Компанія Corning винайшла дорогу інновацію, яка нікого не хвилювала. Йому, звичайно, не допомогли краш-тести, які показали, що з вітровими стеклами «людська голова демонструє значно більші уповільнення» — Chemcor вижив неушкодженим, але людський череп — ні.
Після того, як компанія безуспішно намагалася продати матеріал Ford Motors та іншим автовиробникам, Project Muscle було припинено в 1971 році, а матеріал Chemcor опинився на льоду. Це було рішення, яке мало чекати на правильну проблему.
Ми знаходимося в штаті Нью-Йорк, де розташована будівля штаб-квартири Corning. Директор компанії Венделл Вікс має свій офіс на другому поверсі. І саме тут Стів Джобс поставив перед п’ятдесятип’ятирічним Віксом, здавалося б, нездійсненне завдання: виготовити сотні тисяч квадратних метрів ультратонкого й надміцного скла, якого досі не існувало. І протягом шести місяців. Історія цієї співпраці — включаючи спробу Джобса навчити Вікса принципам роботи скла та його віру в те, що мети можна досягти — добре відома. Як Корнінгу це вдалося, більше не відомо.
Вікс приєднався до фірми в 1983 році; до 2005 року обіймав керівну посаду, керуючи телевізійним підрозділом, а також відділом спеціальних спеціалізованих програм. Запитайте його про скло, і він скаже вам, що це прекрасний і екзотичний матеріал, потенціал якого вчені тільки почали відкривати сьогодні. Він буде марити його «справжністю» і приємністю на дотик, щоб через деякий час розповісти про його фізичні властивості.
Уікса та Джобса об’єднувала слабкість до дизайну та одержимість деталями. Обох приваблювали великі виклики та ідеї. Однак з боку керівництва Джобс був трохи диктатором, тоді як Вікс, з іншого боку (як і багато його попередників у Corning), підтримує вільніший режим без надто великої уваги до субординації. «Між мною та окремими дослідниками немає розмежування», — каже Вікс.
І справді, незважаючи на те, що Corning є великою компанією (у ній було 29 000 співробітників і 7,9 мільярда доларів доходу минулого року), Corning все ще діє як малий бізнес. Це стало можливим завдяки її відносній відстані від зовнішнього світу, рівню смертності, що коливається близько 1% щороку, а також знаменитій історії компанії. (Дона Стукі, якому зараз 97 років, та інших легенд Corning досі можна побачити в коридорах і лабораторіях дослідницького центру Салліван-Парк.) «Ми всі тут на все життя», — усміхається Вікс. «Ми знаємо один одного тут давно і пережили разом багато успіхів і невдач».
Одна з перших розмов між Віксом і Джобсом насправді не мала нічого спільного зі склом. Свого часу вчені Corning працювали над технологією мікропроекції — точніше, кращим способом використання синтетичних зелених лазерів. Основна ідея полягала в тому, що люди не хочуть цілий день дивитися на мініатюрний дисплей на своєму мобільному телефоні, коли хочуть дивитися фільми чи телешоу, і проекція здавалася природним рішенням. Однак коли Вікс обговорив цю ідею з Джобсом, бос Apple відкинув її як нісенітницю. У той же час він зазначив, що працює над чимось кращим – пристроєм, поверхня якого повністю складається з дисплея. Його назвали iPhone.
Хоча Джобс засуджував зелені лазери, вони представляють собою «інновацію заради інновації», що так характерно для Corning. Компанія настільки поважає експерименти, що щороку інвестує 10% свого прибутку в дослідження та розробки. І в хороші часи, і в погані. Коли в 2000 році зловісна бульбашка дот-комів лопнула і вартість Corning впала зі 100 доларів за акцію до 1,50 доларів, її генеральний директор запевнив дослідників не лише в тому, що дослідження все ще є серцевиною компанії, але й що саме дослідження та розробки забезпечують її розвиток. повернути до успіху.
«Це одна з небагатьох технологічних компаній, яка здатна регулярно переорієнтовуватися», — каже Ребекка Хендерсон, професор Гарвардської школи бізнесу, яка вивчала історію Corning. «Це дуже легко сказати, але важко зробити.» Частина цього успіху полягає в здатності не лише розробляти нові технології, але й з’ясувати, як почати їх виробництво у великих масштабах. Навіть якщо Corning досягає успіху в обох цих напрямках, часто знадобляться десятиліття, щоб знайти відповідний — і достатньо прибутковий — ринок для свого продукту. За словами професора Хендерсона, інновації, згідно з Corning, часто означають використання невдалих ідей для зовсім інших цілей.
Ідея зняти пил із зразків Chemcor виникла в 2005 році, ще до того, як Apple увійшла в гру. У той час Motorola випустила Razr V3, розкладний мобільний телефон, який використовував скло замість типового жорсткого пластикового дисплея. Компанія Corning сформувала невелику групу, якій доручили перевірити, чи можливо відродити скло типу 0317 для використання в таких пристроях, як мобільні телефони чи годинники. Старі зразки Chemcor мали товщину близько 4 міліметрів. Можливо, їх можна було б прорідити. Після кількох досліджень ринку керівництво компанії переконалося, що компанія може трохи заробити на цьому спеціалізованому продукті. Проект отримав назву Gorilla Glass.
До 2007 року, коли Джобс висловив свої ідеї щодо нового матеріалу, проект не просунувся далеко. Apple явно потребувала величезної кількості хімічно загартованого скла товщиною 1,3 мм, чого раніше ніхто не створював. Чи можна Chemcor, який ще не вироблявся масово, пов’язати з виробничим процесом, який міг би задовольнити величезний попит? Чи можна матеріал, спочатку призначений для автомобільного скла, зробити ультратонким і при цьому зберегти його міцність? Чи буде процес хімічного загартування навіть ефективним для такого скла? У той час ніхто не знав відповіді на ці запитання. Тож Вікс зробив саме те, що зробив би будь-який керівник, який уникає ризику. Він сказав так.
Сучасне промислове скло надзвичайно складне для матеріалу, який настільки сумнозвісний, що він практично невидимий. Звичайного вапняно-натрієвого скла достатньо для виробництва пляшок або лампочок, але воно дуже непридатне для інших цілей, оскільки воно може розлетітися на гострі осколки. Боросилікатне скло, таке як Pyrex, чудово протистоїть термічному удару, але для його плавлення потрібно багато енергії. Крім того, існує лише два методи, за допомогою яких скло можна масово виробляти: технологія витяжки та процес, відомий як флотація, під час якого розплавлене скло виливається на основу з розплавленого олова. Одним із викликів, з якими доводиться стикатися склозаводу, є необхідність адаптувати новий склад із усіма необхідними характеристиками до виробничого процесу. Одна справа – придумати формулу. За його словами, друге – зробити кінцевий продукт.
Незалежно від складу, основним компонентом скла є кремнезем (він же пісок). Оскільки він має дуже високу температуру плавлення (1 °C), для її зниження використовуються інші хімікати, наприклад оксид натрію. Завдяки цьому зі склом можна простіше працювати, а також дешевше його виготовляти. Багато з цих хімічних речовин також надають склу певних властивостей, таких як стійкість до рентгенівських променів або високих температур, здатність відбивати світло або розсіювати кольори. Однак при зміні складу виникають проблеми: найменша поправка може призвести до кардинально іншого продукту. Наприклад, якщо ви використовуєте щільний матеріал, такий як барій або лантан, ви досягнете зниження температури плавлення, але ви ризикуєте, що кінцевий матеріал не буде повністю однорідним. А коли ви зміцнюєте скло, ви також збільшуєте ризик вибухових осколків, якщо воно розіб’ється. Одним словом, скло – це матеріал, яким керують компроміси. Саме тому композиції, особливо налаштовані на певний процес виробництва, є такою суворо охоронюваною таємницею.
Одним із ключових етапів виробництва скла є його охолодження. У масовому виробництві стандартного скла важливо поступово та рівномірно охолоджувати матеріал, щоб мінімізувати внутрішні напруги, які інакше спричинили б легше розбивання скла. З іншого боку, із загартованим склом мета полягає в тому, щоб додати напругу між внутрішнім і зовнішнім шарами матеріалу. Загартування скла парадоксальним чином може зробити скло міцнішим: скло спочатку нагрівають до розм'якшення, а потім його зовнішню поверхню різко охолоджують. Зовнішній шар швидко стискається, тоді як внутрішній залишається розплавленим. Під час охолодження внутрішній шар намагається стиснутися, таким чином впливаючи на зовнішній шар. У середині матеріалу створюється напруга, а поверхня ще більше ущільнюється. Загартоване скло можна розбити, якщо ми проникнемо через зовнішній шар тиску в зону напруги. Однак навіть загартування скла має свої межі. Максимально можливе підвищення міцності матеріалу залежить від швидкості його усадки при охолодженні; більшість композицій стискаються лише незначно.
Взаємозв’язок між стисненням і напруженням найкраще демонструє такий експеримент: вливаючи розплавлене скло в крижану воду, ми створюємо краплеподібні утворення, найтовстіша частина яких здатна витримувати величезний тиск, включаючи повторювані удари молотка. Однак тонка частина на кінці крапель більш вразлива. Коли ми його розіб'ємо, кар'єр пролетить через весь об'єкт зі швидкістю понад 3 км/год, скинувши внутрішню напругу. Вибухово. У деяких випадках утворення може вибухнути з такою силою, що випромінює спалах світла.
Хімічне загартування скла, метод, розроблений у 60-х роках, створює шар тиску так само, як і загартування, але за допомогою процесу, який називається іонним обміном. Алюмосилікатне скло, таке як Gorilla Glass, містить кремнезем, алюміній, магній і натрій. При зануренні в розплавлену калійну сіль скло нагрівається і розширюється. Натрій і калій поділяють один і той же стовпець у періодичній таблиці елементів і тому поводяться дуже подібно. Висока температура сольового розчину посилює міграцію іонів натрію зі скла, а іони калію, навпаки, можуть безперешкодно зайняти їх місце. Оскільки іони калію більші за іони водню, вони більш концентровані в одному місці. Коли скло охолоджується, воно ще більше конденсується, створюючи на поверхні шар тиску. (Corning забезпечує рівномірний іонний обмін, контролюючи такі фактори, як температура та час.) Порівняно з гартуванням скла, хімічне загартування гарантує вищу напругу стиску в поверхневому шарі (таким чином гарантуючи міцність до чотирьох разів) і може використовуватися на склі будь-якого типу. товщина і форма.
До кінця березня дослідники мали нову формулу майже готову. Однак їм ще потрібно було придумати спосіб виробництва. Про винайдення нового виробничого процесу не могло бути й мови, оскільки на це потрібні були роки. Щоб вкластися в термін, встановлений Apple, двом ученим, Адаму Еллісону та Мету Дейнеці, було доручено модифікувати та налагодити процес, який компанія вже успішно використовувала. Їм потрібно було щось, що могло б виробляти величезну кількість тонкого прозорого скла за лічені тижні.
Загалом у вчених був лише один вихід: процес синтезу. (У цій надзвичайно інноваційній галузі є багато нових технологій, назви яких часто ще не мають чеського еквівалента.) Під час цього процесу розплавлене скло виливається на спеціальний клин, який називається «ізопіпа». Скло переливається з обох сторін товстої частини клина і знову з’єднується з нижньою вузькою стороною. Потім він рухається на роликах, швидкість яких точно встановлена. Чим швидше вони рухаються, тим тонше буде скло.
Один із заводів, де використовується цей процес, розташований у Харродсбурзі, штат Кентуккі. На початку 2007 року ця філія працювала на повну потужність, і її сім п'ятиметрових резервуарів щогодини вивозили у світ 450 кг скла, призначеного для LCD-панелей для телевізорів. Одного з цих резервуарів може вистачити для початкового попиту з боку Apple. Але спочатку потрібно було переглянути формули старих композицій Хімкору. Мало того, що скло мало бути товщиною 1,3 мм, воно також мало бути значно приємнішим на вигляд, ніж, скажімо, телефонна будка. У Еліссона та його команди було шість тижнів, щоб удосконалити його. Для того, щоб скло можна було модифікувати в процесі "плавлення", необхідно, щоб воно було надзвичайно гнучким навіть за відносно низьких температур. Проблема полягає в тому, що все, що ви робите для покращення еластичності, також істотно підвищує температуру плавлення. Налаштувавши кілька існуючих інгредієнтів і додавши один секретний інгредієнт, вчені змогли покращити в’язкість, одночасно забезпечивши вищий натяг у склі та швидший іонний обмін. Танк був запущений у травні 2007 року. Протягом червня він виготовив достатньо скла Gorilla Glass, щоб заповнити чотири футбольних поля.
За п’ять років скло Gorilla Glass перетворилося з простого матеріалу на естетичний стандарт — крихітну перегородку, яка відокремлює наше фізичне я від віртуального життя, яке ми носимо в кишенях. Ми торкаємось зовнішнього шару скла, і наше тіло замикає ланцюг між електродом і його сусідом, перетворюючи рух у дані. Зараз Gorilla представлена в більш ніж 750 продуктах від 33 брендів по всьому світу, включаючи ноутбуки, планшети, смартфони та телевізори. Якщо ви регулярно проводите пальцем по пристроїв, ви, мабуть, уже знайомі зі склом Gorilla Glass.
За ці роки доходи Corning стрімко зросли з 20 мільйонів доларів у 2007 році до 700 мільйонів доларів у 2011 році. І, схоже, існуватимуть інші можливості використання скла. Це на практиці довів Екерслі О'Каллаган, чиї дизайнери відповідальні за зовнішній вигляд кількох культових Apple Store. На цьогорічному Лондонському фестивалі дизайну представили скульптуру, виготовлену лише зі скла Gorilla Glass. Згодом це може знову з’явитися на лобовому склі автомобіля. Зараз компанія веде переговори щодо його використання в спортивних автомобілях.
Як сьогодні виглядає ситуація навколо скла? У Харродсбурзі спеціальні машини регулярно завантажують їх у дерев’яні ящики, вантажівками до Луїсвіля, а потім відправляють потягом до Західного узбережжя. Опинившись там, листи скла розміщують на вантажних кораблях і транспортують на фабрики в Китаї, де вони проходять кілька останніх процесів. Спочатку їм дають гарячу калійну ванну, а потім нарізають на менші прямокутники.
Звичайно, незважаючи на всі свої магічні властивості, Gorilla Glass може вийти з ладу, причому іноді навіть дуже «ефективно». Він ламається, коли ми впускаємо телефон, він перетворюється на павука, коли його згинають, він тріскається, коли ми сідаємо на нього. Зрештою, це ще скло. І тому в Corning є невелика команда людей, які витрачають більшу частину дня на його розбирання.
«Ми називаємо це норвезьким молотком», — каже Джеймін Амін, дістаючи з коробки великий металевий циліндр. Цей інструмент зазвичай використовується аеронавігаційними інженерами для перевірки міцності алюмінієвого фюзеляжу літаків. Амін, який стежить за розробкою всіх нових матеріалів, розтягує пружину в молотку і вивільняє цілих 2 джоулі енергії в міліметровий лист скла. Така сила створить велику вм’ятину на твердій деревині, але зі склом нічого не станеться.
Успіх скла Gorilla Glass означає кілька перешкод для Corning. Вперше в своїй історії компанії доводиться стикатися з таким високим попитом на нові версії своєї продукції: щоразу, коли вона випускає нову ітерацію скла, необхідно стежити за тим, як воно поводиться з точки зору надійності та міцності безпосередньо в поле. З цією метою команда Аміна збирає сотні зламаних мобільних телефонів. «Пошкодження, малі чи великі, майже завжди починаються в тому самому місці», — каже вчений Кевін Рейман, вказуючи на майже невидиму тріщину на HTC Wildfire, одному з кількох зламаних телефонів на столі перед ним. Знайшовши цю тріщину, ви можете виміряти її глибину, щоб отримати уявлення про тиск, якому було піддано скло; якщо ви можете імітувати цю тріщину, ви можете дослідити, як вона поширилася по всьому матеріалу, і спробувати запобігти цьому в майбутньому, або шляхом зміни складу, або шляхом хімічного зміцнення.
Маючи цю інформацію, решта команди Аміна може знову і знову досліджувати ту саму суттєву помилку. Для цього вони використовують важільні преси, дроп-тести на гранітних, бетонних і асфальтових поверхнях, кидають різні предмети на скло і взагалі використовують ряд промислових тортурних пристроїв з арсеналом алмазних наконечників. Вони навіть мають високошвидкісну камеру, здатну записувати мільйон кадрів за секунду, що стає в нагоді для дослідження вигину скла та поширення тріщин.
Проте все це контрольоване знищення окупається для компанії. У порівнянні з першою версією, Gorilla Glass 2 на двадцять відсотків міцніше (а третя версія має з’явитися на ринку на початку наступного року). Вчені Corning досягли цього, довівши стиснення зовнішнього шару до самої межі - вони були трохи консервативними з першою версією Gorilla Glass - без збільшення ризику вибухового пошкодження, пов'язаного з цією зміною. Тим не менш, скло - матеріал крихкий. І хоча крихкі матеріали дуже добре протистоять стисненню, вони надзвичайно слабкі при розтягуванні: якщо їх зігнути, вони можуть зламатися. Ключем до Gorilla Glass є стиснення зовнішнього шару, що запобігає поширенню тріщин по всьому матеріалу. Якщо ви впустите телефон, його дисплей може не відразу розбитися, але падіння може завдати достатньої шкоди (навіть мікроскопічної тріщини достатньо), щоб істотно погіршити міцність матеріалу. Наступне найменше падіння може мати серйозні наслідки. Це один із неминучих наслідків роботи з матеріалом, який пов’язаний із компромісами, створенням ідеально невидимої поверхні.
Ми повернулися на фабрику в Харродсбурзі, де чоловік у чорній футболці Gorilla Glass працює з аркушем скла завтовшки 100 мікрон (приблизно дорівнює товщині фольги). Машина, якою він керує, пропускає матеріал через низку роликів, з яких скло виходить зігнутим, як величезний блискучий шматок прозорого паперу. Цей надзвичайно тонкий матеріал, який можна катати, називається Willow. На відміну від Gorilla Glass, яке працює трохи як броня, Willow можна порівняти більше як плащ. Він міцний, легкий і має великий потенціал. Дослідники з Corning вважають, що матеріал може знайти застосування в гнучких конструкціях смартфонів і ультратонких OLED-дисплеях. Одна з енергетичних компаній також хотіла б використовувати Willow у сонячних панелях. У Corning навіть пропонують електронні книги зі скляними сторінками.
Одного разу Віллоу доставить 150 метрів скла на величезних котушках. Тобто якщо хтось дійсно замовляє. Наразі котушки простоюють на фабриці в Харродсбурзі, чекаючи, коли виникне відповідна проблема.
гарна стаття, дякую!
Цікава стаття :) але хотілося б знати, як склалося Gorilla Glass у Стіва :) як пройшла демонстрація проекту :)... власне, на мій погляд було б цілком на 1 :)
Цікава стаття :) але хотілося б знати, як склалося Gorilla Glass у Стіва :) як пройшла демонстрація проекту :)... власне, на мій погляд було б цілком на 1 :)
це в книзі Стіва Джобса ;)
Дякую :)
Хороший! :-)
Хороший! :-)
Мені дуже сподобалося читати і я багато чого навчився. Дуже дякую.
Дуже гарна стаття, дякую за неї. Чоловік дізнався дещо цікаве. Письменники з zive.cz та spol могли б чогось навчитися..
Ось таким я собі уявляю сервер про apple! Джаблікар веде :) дякую
Безперечно найкраща стаття про Jablickari цього року. А в резюме SJ не було навіть частки тієї інформації, яка тут наведена. Дякую!
Зачекайте, так перший iPhone вже використовував Gorilla, чи що? В іншому випадку чудова стаття. :)
Це так. Вони фактично перейшли з пластику на Gorilla Glass в останню хвилину.
Чудова стаття :D... Хтось знає, чи є у нього iphone 5 gorilla glass 2???
Абсолютно чудова стаття! Дякую!
Це саме те, чого я чекаю і чому я сюди приїжджаю. Тільки частіше і частіше, будь ласка!
Чудова стаття! Побільше таких, і я буду шмагати перед редактором і перекладачем!
Я захоплююся тим, що в той час, коли будь-який «серйозний» новинний сайт шукає перш за все неопубліковані фотографії Кейт (навіть вітчизняні сервери на кілька днів забули про Івету Бартошову!), Jablíčkář публікує інформативні статті. Дякую! :-)
Фродо
Дякую за чудову статтю, так тримати.
Чудова стаття! Прочитала на одному диханні :-), як великий детектив (або наукова фантастика, хе-хе)
Дякую!
Дякую за чудову статтю, я думаю, що варто витратити свій час, щоб поспати на щось таке цінне.
чудова стаття! Дякую!
О, тепер я зовсім вражений!
Знову хтось мені скаже: «Це завжди просто дурний телефон!».
Чомусь у цій, інакше дуже добре написаній статті, я не згадую про частку Корнінга в поставках зброї для ВПС США. Починаючи з 60-х років, вони постачали своє загартоване скло на певну частину передньої частини кабіни винищувача, щоб підвищити захист екіпажу літака, наприклад, у разі зіткнення з птахами, але, звичайно, також від ракет, і якщо я не помиляюся, вони зібрали тут багато інформації та досвіду щодо розробки та виробництва цих матеріалів. І, як це сталося, знадобилося більше 50 років, щоб ці технології дійшли до цивільного сектора.
Чудова стаття, так тримати :-)
Ну, така гарно написана технічно орієнтована стаття, ... капелюха, дякую.
Єнда Пільзенський
Божа стаття!! До речі, скло Willow цікаве... Мені дуже цікаво подивитися, як воно поводиться під час спроби зім’яти, коли воно схоже на олов’яну фольгу;) і як воно стійке до подряпин.