Τζέιμς ΜακΚένζι αντανακλάται στα θαύματα του Gorilla Glass – μια εφεύρεση που προστατεύει δισεκατομμύρια smartphone, tablet και φορητούς υπολογιστές σε όλο τον κόσμο από ανεπιθύμητες βλάβες
Έχω μια μαλακή θέση για τυχαίες ανακαλύψεις που κατά λάθος έχουν βαθύ αντίκτυπο στη ζωή μας. Σκεφτείτε το κόλλα που δεν κόλλησε, το οποίο αναπτύχθηκε από ερευνητές στο 3M και οδήγησε στο πανταχού παρόν Post-it Note. Υπήρξε η ανακάλυψη των ακτίνων Χ από τον Wilhelm Röntgen, που έφερε επανάσταση στη διαγνωστική ιατρική. Και ήταν ο Percy Lebaron Spencer, ένας φυσικός στο Raytheon στις ΗΠΑ, ο οποίος εφηύρε έναν νέο τύπο φούρνου αφού παρατήρησε ότι τα μικροκύματα από το σετ ραντάρ του έλιωσαν μια σοκολάτα στην τσέπη του.
Σοβαρές ανακαλύψεις όπως αυτές δείχνουν ακριβώς γιατί η «στοχευμένη» έρευνα και ανάπτυξη προϊόντων δεν είναι πάντα καλή ιδέα. Η ομορφιά των πειραμάτων που είναι εικασιακά ή πάνε στραβά είναι ότι μπορούν να οδηγήσουν σε ευρήματα που δεν θα μπορούσατε ποτέ να προβλέψετε. Σκεφτείτε μόνο την Αμερικανίδα χημικό Stephanie Kwolek που, το 1964, ενώ εργαζόταν για DuPontεφευρέθηκε Kevlar όταν η ομάδα της έψαχνε για μια νέα ελαφριά αλλά ισχυρή ίνα που θα χρησιμοποιούσε για ελαστικά.
Αλλά η τυχαία ανακάλυψη στην οποία θέλω να εστιάσω συνέβη Corning Glass Works στα βόρεια της Νέας Υόρκης. Πίσω στις αρχές της δεκαετίας του 1940, οι ερευνητές της εταιρείας ενθουσιάστηκαν από το γεγονός ότι το γυαλί, το οποίο είναι ένα υποτιθέμενο διαφανές υλικό, μπορεί να σκουρύνει και να αλλάξει χρώμα εάν εκτεθεί στη θερμότητα και το φως του Ήλιου για αρκετό καιρό. Πρόθυμος να διερευνήσει αυτό το φαινόμενο, ο Ρόμπερτ Ντάλτον, ένας χημικός του Corning, εξέθεσε δείγματα από κρυστάλλινο γυαλί ρουμπίνι στο υπεριώδες φως και στη συνέχεια τα έψησε σε φούρνο. Το αποτέλεσμα: γυαλί με πολλές διαφορετικές αποχρώσεις.
Ντόναλντ Στούκι, ένας άλλος ερευνητής χημικός της Corning που είχε ενταχθεί στην επιχείρηση το 1940, έλαβε οδηγίες να διερευνήσει πιθανές φωτογραφικές εφαρμογές του αυτό το υπέροχο νέο φωτοευαίσθητο γυαλί. Η δουλειά του οδήγησε στην ανάπτυξη ενός διαφανούς γυαλιού με βάση το αργιλοπυριτικό που γινόταν φωτοευαίσθητο εάν περιελάμβανε ίχνη χρυσού, αργύρου ή χαλκού. Ο Stookey διαπίστωσε ότι μπορούσε ακόμη και να χαράξει τρισδιάστατα σχέδια στο γυαλί, το οποίο πωλήθηκε ως "FotoForm" και αργότερα χρησιμοποιήθηκε ως υλικό σε συσκευασίες ηλεκτρονικών ειδών και για μάσκες διαφράγματος σε έγχρωμες τηλεοράσεις.
Η μεγάλη στιγμή της γαλήνης συνέβη μια μέρα το 1953, όταν ο Stookey ήθελε να πραγματοποιήσει ένα πείραμα που περιελάμβανε θέρμανση ενός κομματιού γυαλιού FotoForm σε θερμοκρασία 600 °C. Ο κλίβανος, ωστόσο, είχε παρουσιάσει ένα σφάλμα και ο Stookey κατά λάθος κατέληξε να θερμάνει το γυαλί στους 900 °C. Όταν προσπάθησε να βγάλει το δείγμα από τον καυτό φούρνο, γλίστρησε από τη λαβίδα του και έπεσε στο πάτωμα. Αλλά αντί να σπάσει, το ποτήρι - προς έκπληξη του Stookey - αναπήδησε.
Είχε μόλις δημιουργήσει το πρώτο «υαλοκεραμικό» - μια νέα κατηγορία υαλώδους υλικού που περιέχει λεπτούς κρυστάλλους διαφορετικών σχημάτων και μεγεθών διασκορπισμένους παντού. Η επακόλουθη εργασία οδήγησε την Corning να αναπτύξει αυτό το υλικό στην εξαιρετικά επιτυχημένη σειρά κατσαρολών και μαγειρικών δοχείων CorningWare. Ανθεκτικά στο θερμικό σοκ, δεν σπάνε αν μεταφερθούν απευθείας, ας πούμε, από καταψύκτη και σε ζεστό φούρνο. Το CorningWare έγινε μόνο μία από τις εφευρέσεις πολλών εκατομμυρίων δολαρίων του Stookey.
Ντόναλντ Στόουκι: ευχαριστήστε τον για το iPhone σας
Το Gorilla Glass που προστατεύει δισεκατομμύρια smartphones και tablet - συμπεριλαμβανομένων όλων των προϊόντων της Apple - δεν θα υπήρχε ποτέ αν δεν υπήρχε για μια στιγμή ηρεμίας από τον χημικό Stanley Ντόναλντ Στούκι (1915–2014). Εργαζόμενος στην Corning Glass Works το 1953, η τυχαία ανακάλυψη του «γυάλινου κεραμικού» (βλ. κύριο κείμενο) οδήγησε στην ανάπτυξη των μαγειρικών δοχείων CorningWare, του χημικά ενισχυμένου γυαλιού και – τελικά – του ίδιου του Gorilla Glass.
Κατά τη διάρκεια των 47 ετών του στην Corning, ο Stookey ανέπτυξε επίσης φωτοευαίσθητα γυαλιά και γυαλιά από γυαλί Photochromic Ophthalmic, καταλήγοντας με πάνω από 60 πατέντες στο όνομά του. Το 1986 του απονεμήθηκε το Εθνικό Μετάλλιο Τεχνολογίας των ΗΠΑ από τον Πρόεδρο Ρόναλντ Ρίγκαν. Όταν ο Stookey συνταξιοδοτήθηκε το 1987 ως διευθυντής θεμελιωδών χημικών ερευνών της Corning, η κληρονομιά του περιελάμβανε το βραβείο Stookey, το οποίο απονέμεται κάθε χρόνο σε έναν επιστήμονα της Corning για «εξαιρετικά επιτεύγματα διερευνητικής έρευνας».
Ένα μοναδικό μείγμα
Εμπορικό σήμα ως Πυροκεράμη, το γυαλί που βρήκε ο Stookey είχε έναν μοναδικό συνδυασμό ιδιοτήτων, καθώς δεν ήταν απλώς ανθεκτικό στη θερμότητα, αλλά εξαιρετικά σκληρό, εξαιρετικά ισχυρό και διαφανές στα ραδιοκύματα. Το υλικό βρήκε επίσης το δρόμο του σε στρατιωτικές εφαρμογές, χρησιμοποιώντας, για παράδειγμα, στους κώνους μύτης των υπερηχητικών θόλων ραντάρ σε κατευθυνόμενους πυραύλους. Αργότερα, στη δεκαετία του 1960, η Corning ανέπτυξε ένα νέο είδος υλικού Pyroceram που δεν ήταν αδιαφανές αλλά διαφανές στο ορατό φως.
Η εταιρεία αρχικά επέλεξε να μην εμπορευματοποιήσει αυτό το νεότερο προϊόν, φοβούμενη ότι θα κανιβαλίσει τις πωλήσεις από το υπάρχον και εξαιρετικά επιτυχημένο προϊόν της Corning πυρέξ γκάμα βοριοπυριτικών γυαλικών, η οποία είχε γίνει ισχυρή από το 1915. Αλλά μέχρι τη δεκαετία του 1970, ερευνητές στο Corning France είχαν αναπτύξει μια κεχριμπαρένια έκδοση του Pyroceram, την οποία κατοχύρωσαν με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας και μετέτρεψαν σε μια νέα σειρά μαγειρικών σκευών, με την επωνυμία Visions .
Εν τω μεταξύ, ως μέρος μιας πρωτοβουλίας που η εταιρεία ονόμασε Project Muscle, η Corning είχε εξερευνήσει νέους τρόπους για να κάνει το γυαλί ισχυρότερο. Το μεγαλύτερο μέρος του γυαλιού ενισχύεται θερμαίνοντάς το σε υψηλή θερμοκρασία και στη συνέχεια ψύχοντας το γρήγορα, έτσι ώστε το εξωτερικό να κρυώσει πολύ πιο γρήγορα από το εσωτερικό - μια διαδικασία γνωστή ως σκλήρυνση. Η διαβάθμιση θερμοκρασίας βάζει το εσωτερικό του γυαλιού σε τάση και συμπιέζει την εξωτερική επιφάνεια, καθιστώντας το γυαλί ισχυρότερο και λιγότερο πιθανό να έχει μικροσκοπικές ρωγμές και ελαττώματα.
Καθώς το γυαλί γίνεται λεπτότερο, ωστόσο, γίνεται όλο και πιο δύσκολο να δημιουργηθεί μια σημαντική διαφορά στον ρυθμό ψύξης μεταξύ του πυρήνα και της επιφάνειας. Στη δεκαετία του 1960, ερευνητές στο Corning ανακάλυψαν έναν τρόπο χημικά ενισχυτικό γυαλί επιτρέποντας σε μικρότερα ιόντα στο γυαλί να αντικατασταθούν με μεγαλύτερα ιόντα από ένα χημικό λουτρό. Χάρη σε αυτή τη διαδικασία «ιοντοανταλλαγής», η επιφάνεια του γυαλιού συμπιέζεται πολύ και επομένως λιγότερο επιρρεπής στην εισαγωγή ζημιών και στην εφαρμογή τάσεων που θα μπορούσαν να το κάνουν να σπάσει.
Η Corning πούλησε αυτό το ποτήρι με την επωνυμία Chemcor και χρησιμοποιήθηκε μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 1990 σε διάφορες εμπορικές και βιομηχανικές εφαρμογές, όπως παρμπρίζ αυτοκινήτων, αεροπλάνα, φιαλίδια ναρκωτικών, παράθυρα φυλακών, γυαλιά ασφαλείας και τηλεφωνικούς θαλάμους. Η Chemcor είχε διάφορους βαθμούς εμπορικής επιτυχίας, αλλά όλα αυτά άλλαξαν τον Ιανουάριο του 2007 όταν ο Steve Jobs, τότε διευθύνων σύμβουλος της Apple, ανέβηκε στη σκηνή στο συνέδριο MacWorld εκείνης της χρονιάς στο Σαν Φρανσίσκο.
Μπείτε στον Steve Jobs
Μπροστά απο ένα μεγάλο κοινό στο Moscone Center, ο Jobs παρουσίασε μια επαναστατική νέα συσκευή – το πρώτο iPhone της Apple. Μέχρι εκείνο το σημείο, τα smartphones ήταν αδέξια, άσχημα αντικείμενα με τρελά πληκτρολόγια. Το νέο iPhone 3.5 ιντσών υποσχέθηκε να μεταμορφώσει την αγορά, προσφέροντας στους πελάτες μια κομψή συσκευή με οθόνη αφής με ενσωματωμένη κάμερα και δυνατότητες περιήγησης στο web για πρώτη φορά.
Αλλά την επόμενη μέρα μετά την αποκάλυψη της συσκευής σε έναν ενθουσιώδη κόσμο, ο Jobs παραπονέθηκε ότι η οθόνη του δικού του iPhone, που κρατούσε στην τσέπη του, είχε καταλήξει καλυμμένη με μικροσκοπικές εγκοπές. Αυτό συμβαίνει επειδή το πρωτότυπο iPhone που είχε επιδείξει ο Jobs ήταν κατασκευασμένο με πλαστική οθόνη, η οποία ήταν μηχανικά ισχυρή αλλά πολύ εύκολο να γρατσουνιστεί. Λίγα χρόνια νωρίτερα, η Corning είχε δείξει στον Jobs την τεχνολογία γυαλιού της εταιρείας και τώρα επέμενε ότι, όταν το iPhone βγήκε στην αγορά μόλις πέντε μήνες αργότερα, τον Ιούνιο του 2007, έπρεπε να έχει γυάλινη οθόνη.
Jeff Williams, ο επικεφαλής επιχειρησιακός διευθυντής της Apple, θυμάται ότι είπε στον Τζομπς ότι η απαίτησή του ήταν αδύνατη, επιμένοντας ότι θα χρειαζόταν τρία ή τέσσερα χρόνια για να αναπτυχθεί γυαλί που ήταν αρκετά ανθεκτικό ώστε να ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις του Jobs. "Είπα, "Έχουμε δοκιμάσει όλο το τρέχον ποτήρι και όταν το ρίχνεις, σπάει το 100% του χρόνου". Και είπε "Δεν ξέρω πώς θα το κάνουμε, αλλά όταν αποσταλεί τον Ιούνιο, θα είναι γυάλινο".
Δύο μέρες αργότερα, ο Williams έλαβε ένα τηλεφώνημα από Wendell Weeks, διευθύνων σύμβουλος της Corning. Ο Weeks πρότεινε ότι το γυαλί Chemcor της Corning, το οποίο η εταιρεία μόλις είχε αρχίσει να μελετά ξανά για χρήση smartphone με το όνομα "Gorilla Glass”, θα μπορούσε να είναι η λύση στο πρόβλημα της Apple. Ακολούθησαν αρκετοί μήνες αυτού που η Williams αποκαλεί «σκέτο τρόμο», καθώς οι ομάδες των δύο εταιρειών εργάστηκαν άψογα για να μετατρέψουν το Chemcor σε κάτι που θα ήταν έτοιμο εγκαίρως για την κυκλοφορία του iPhone.
Η δουλειά απέδωσε. «Όταν κυκλοφόρησε τον Ιούνιο [2007], οι πελάτες είχαν ένα iPhone που είχε την όμορφη αίσθηση του γυαλιού –το γυαλί Corning– και ήταν ανθεκτικό στις γρατσουνιές», θυμάται ο Williams. "Βοήθησε να ρυθμιστεί ο τόνος για το iPhone." Το ανθεκτικό στις γρατσουνιές γυαλί που κυκλοφόρησε στο iPhone πρώτης γενιάς ήταν βασικό μέρος της επιτυχίας του iPhone.
Κυριαρχία στην αγορά
Στα πρώτα smartphone, το Gorilla Glass της Corning είχε πάχος περίπου 1 mm – οποιοδήποτε παχύτερο και οι χωρητικές οθόνες υγρών κρυστάλλων που χρησιμοποιήθηκαν εκείνη την εποχή δεν θα λειτουργούσαν καλά. Όμως, παρά το πάχος του, το γυαλί ήταν σκληρό, εκπληκτικά εύκαμπτο και απίστευτα ανθεκτικό στις γρατσουνιές, ακριβώς όπως απαιτούσε ο Jobs. Αυτές τις μέρες, η Corning χρησιμοποιεί την έβδομη γενιά Gorilla Glass, το οποίο έχει πάχος μόλις 0.3–0.5 mm. Φυσικά, υπάρχουν πλέον πολλοί ανταγωνιστές που παράγουν και γυαλί smartphone, μεταξύ των οποίων Dragontrail από την Ιαπωνία AGC Inc και ξενερώσεις από τη γερμανική εταιρεία Διάφραγμα.
Ξετρελαμένος από τα θαύματα του γυαλιού στο εντυπωσιακό μουσείο του Corning
Αλλά το Gorilla Glass κυριαρχεί στην αγορά. Μέχρι το 2017 είχε υιοθετηθεί από 40 μεγάλους κατασκευαστές σε όλο τον κόσμο, και χρησιμοποιήθηκε όχι μόνο σε όλα τα iPhone και iPad της Apple, αλλά σε περισσότερα από 1800 προϊόντα από πολλές διαφορετικές εταιρείες. Σύμφωνα με την Expert Market Research, η παγκόσμια αγορά γυαλιού καλύμματος smartphone άξιζε περίπου 1.63 δισεκατομμύρια δολάρια το 2020, με το Gorilla Glass να ενσωματώνεται σε σχεδόν έξι δισεκατομμύρια συσκευές. Η Corning, ωστόσο, προμηθεύει όλο το γυαλί για τα smartphone της Apple, με την εταιρεία να το χρησιμοποιεί όλο και περισσότερο με κάθε γενιά συσκευών.
Φυσικά, τα τηλέφωνα πέφτουν και παρόλο που το Gorilla Glass είναι απίστευτα σκληρό, οι οθόνες των smartphone μπορεί να καταστραφούν. Γι' αυτό υπάρχει επίσης μια υγιής αγορά για ταινίες προστασίας οθόνης, οι οποίες συχνά κατασκευάζονται από παρόμοια υαλώδη υλικά. Σύμφωνα με μια έκθεση από το MarketWatch φέτος, η αγορά των προστατευτικών οθόνης αναμένεται να αυξηθεί από 2.3 δισεκατομμύρια δολάρια το 2020 σε 5.4 δισεκατομμύρια δολάρια έως το 2026. Εξάλλου, κανείς δεν θέλει να ξύσει ένα κορυφαίο σχεδόν μη γρατσουνιστό smartphone για το οποίο μπορεί να έχουν πληρώσει περισσότερα από 1000 £!
Ωστόσο, μπορείτε να φανταστείτε πώς θα είχε αντιδράσει η αγορά σε ένα iPhone της Apple που γρατσουνιζόταν κάθε φορά που το βάζατε στην τσέπη σας; Αν ο Jobs είχε κυκλοφορήσει το iPhone με πλαστική οθόνη όπως ήταν αρχικά το σχέδιο, νομίζω ότι θα μπορούσε κάλλιστα να είχε σκοτώσει τη συσκευή – όσο ωραία και αν ήταν η ιδέα. Ο Τζομπς είχε δίκιο: έπρεπε να είναι γυαλί. Και να σκεφτεί κανείς ότι όλα μπορούν να αναχθούν σε ένα λανθασμένο πείραμα και έναν ελαττωματικό φούρνο στο Corning Glass Works το 1953. Χωρίς αυτή τη γαλήνη, μπορεί να μην είμαστε ποτέ εδώ που είμαστε σήμερα.
