Gorilla Glass: el héroe anónimo del smartphone

Tengo debilidad por los descubrimientos accidentales que, sin querer, tienen un impacto profundo en nuestras vidas. Pensar en pegamento que no pegaba, que fue desarrollado por investigadores de 3M y condujo a la omnipresente Nota Post-it. Hubo el descubrimiento de Wilhelm Röntgen de los rayos X, que revolucionó la medicina diagnóstica. Y estaba Percy Lebaron Spencer, un físico de Raytheon en los EE. UU., quien inventó un nuevo tipo de horno después de notar que las microondas de su equipo de radar derretían una barra de chocolate en su bolsillo.

Los descubrimientos fortuitos como estos muestran por qué la investigación y el desarrollo de productos "dirigidos" no siempre son una gran idea. La belleza de los experimentos que son especulativos o salen mal es que pueden conducir a hallazgos que nunca podrías predecir. Basta pensar en la química estadounidense Stephanie Kwolek que, en 1964, mientras trabajaba para DuPontinventado Kevlar cuando su grupo buscaba una nueva fibra ligera pero fuerte para usar en neumáticos.

Pero el descubrimiento accidental en el que quiero centrarme ocurrió en Trabajos de vidrio Corning en el norte del estado de Nueva York. A principios de la década de 1940, los investigadores de la empresa estaban intrigados por el hecho de que el vidrio, que es un material supuestamente transparente, puede oscurecerse y cambiar de color si se expone al calor y la luz del sol durante el tiempo suficiente. Deseoso de investigar este efecto, Robert Dalton, un químico de Corning, expuso muestras de cristal de rubí transparente a la luz ultravioleta y luego las horneó en un horno. El resultado: vidrio con varias tonalidades de color.

Donald Stokey, otro químico investigador de Corning que se había unido al negocio en 1940, recibió instrucciones de explorar posibles aplicaciones fotográficas de este nuevo y maravilloso vidrio fotosensible. Su trabajo condujo al desarrollo de un vidrio transparente a base de aluminosilicato que se volvía fotosensible si incluía trazas de oro, plata o cobre. Stookey descubrió que incluso podía grabar diseños en 3D en el vidrio, que se vendió como "FotoForm" y luego se usó como material en empaques electrónicos y para máscaras de apertura en televisores en color.

El gran momento de la serendipia ocurrió un día de 1953 cuando Stookey quiso realizar un experimento que consistía en calentar un trozo de vidrio FotoForm a una temperatura de 600 °C. El horno, sin embargo, había desarrollado una falla y Stookey, por error, terminó calentando el vidrio a 900 °C. Cuando trató de sacar la muestra del horno caliente, se le resbaló de las pinzas y se estrelló contra el suelo. Pero en lugar de romperse, el vidrio, para asombro de Stookey, rebotó.

Acababa de crear la primera "cerámica de vidrio", una nueva clase de material vítreo que contiene cristales finos de diferentes formas y tamaños dispersos por todas partes. El trabajo posterior llevó a Corning a desarrollar este material en la exitosa gama CorningWare de cacerolas y ollas. Resistentes al choque térmico, no se rompen si se mueven directamente de, por ejemplo, un congelador a un horno caliente. CorningWare se convirtió en uno de los inventos multimillonarios de Stookey.

Una mezcla única

Marca registrada como pirocerámica, el vidrio con el que tropezó Stookey tenía una combinación única de propiedades, no solo resistente al calor, sino también extremadamente duro, superresistente y transparente a las ondas de radio. El material también encontró su camino en aplicaciones militares, siendo utilizado, por ejemplo, en los conos de la nariz de los domos de radar supersónicos en misiles guiados. Posteriormente, en la década de 1960, Corning desarrolló un nuevo tipo de material Pyroceram que no era opaco sino transparente a la luz visible.

Inicialmente, la compañía optó por no comercializar este producto más nuevo, por temor a canibalizar las ventas del producto existente y enormemente exitoso de Corning. pirex gama de cristalería de borosilicato, que se había fortalecido desde 1915. Pero en la década de 1970, los investigadores de Corning France habían desarrollado una versión de color ámbar de Pyroceram, que patentaron y convirtieron en una nueva gama de utensilios de cocina, bajo la marca Visions .

Mientras tanto, como parte de una iniciativa que la compañía denominó Project Muscle, Corning había estado explorando nuevas formas de hacer que el vidrio fuera más resistente. La mayoría del vidrio se fortalece calentándolo a una temperatura alta y luego enfriándolo rápidamente para que el exterior se enfríe mucho más rápido que el interior, un proceso conocido como templado. El gradiente de temperatura pone en tensión el interior del vidrio y comprime la superficie exterior, lo que hace que el vidrio sea más fuerte y menos propenso a tener grietas y defectos microscópicos.

Sin embargo, a medida que el vidrio se vuelve más delgado, se vuelve cada vez más difícil establecer una diferencia sustancial en la velocidad de enfriamiento entre el núcleo y la superficie. En la década de 1960, los investigadores de Corning descubrieron una forma de vidrio reforzado químicamente al permitir que los iones más pequeños en el vidrio sean reemplazados por iones más grandes de un baño químico. Gracias a este proceso de “intercambio iónico”, la superficie del vidrio se vuelve muy comprimida y, por lo tanto, menos propensa a la introducción de daños y la aplicación de tensiones que podrían hacer que se rompa.

Corning vendió este vidrio bajo la marca Chemcor y se usó hasta principios de la década de 1990 en varias aplicaciones comerciales e industriales, incluidos parabrisas de automóviles, aviones, viales de drogas, ventanas de prisiones, anteojos de seguridad y cabinas telefónicas. Chemcor tuvo diversos grados de éxito comercial, pero todo eso cambiaría en enero de 2007 cuando Steve Jobs, entonces director ejecutivo de Apple, subió al escenario en la convención MacWorld de ese año en San Francisco.

Entra Steve Jobs

En frente de una audiencia entusiasta en el Moscone Center, Jobs presentó un nuevo dispositivo revolucionario: el primer iPhone de Apple. Hasta ese momento, los teléfonos inteligentes habían sido objetos torpes y feos con teclados complicados. El nuevo iPhone de 3.5 pulgadas prometía transformar el mercado, ofreciendo por primera vez a los clientes un elegante dispositivo de pantalla táctil con cámara integrada y capacidades de navegación web.

Pero el día después de revelar el dispositivo a un mundo entusiasta, Jobs se quejó de que la pantalla de su propio iPhone, que había estado cargando en el bolsillo, había terminado cubierta de pequeños cortes. Eso se debe a que el prototipo de iPhone que Jobs había demostrado estaba construido con una pantalla de plástico, que era mecánicamente resistente pero muy fácil de rayar. Unos años antes, Corning le había mostrado a Jobs la tecnología de vidrio de la compañía y ahora insistía en que, cuando el iPhone salió al mercado solo cinco meses después, en junio de 2007, tenía que tener una pantalla de vidrio.

Jeff Williams, director de operaciones de Apple, recuerda haberle dicho a Jobs que su demanda era imposible, insistiendo en que llevaría tres o cuatro años desarrollar un vidrio que fuera lo suficientemente resistente para cumplir con los requisitos de Jobs. “Dije: 'Hemos probado todo el vidrio actual y cuando lo dejas caer, se rompe el 100% de las veces'. Y dijo: 'No sé cómo lo haremos, pero cuando se envíe en junio, será de vidrio'".

Dos días después, Williams recibió una llamada telefónica de Semanas Wendell, director ejecutivo de Corning. Weeks sugirió que el vidrio Chemcor de Corning, que la compañía acababa de comenzar a estudiar nuevamente para uso de teléfonos inteligentes bajo el nombre “Gorilla Glass”, podría ser la solución al problema de Apple. Siguieron varios meses de lo que Williams llama "puro terror" mientras los equipos de las dos compañías trabajaban a toda máquina para convertir a Chemcor en algo que estaría listo a tiempo para el lanzamiento del iPhone.

El trabajo dio sus frutos. “Cuando lo lanzamos en junio [de 2007], los clientes tenían un iPhone que tenía la hermosa sensación del vidrio (vidrio Corning) y era resistente a los rayones”, recuerda Williams. “Ayudó a establecer el tono para el iPhone”. El vidrio resistente a los rasguños que se envió en el iPhone de primera generación ha sido una parte clave del éxito del iPhone.

Dominio del mercado

En los primeros teléfonos inteligentes, el Gorilla Glass de Corning tenía un grosor aproximado de 1 mm; más grueso y las pantallas capacitivas de cristal líquido que se usaban en ese momento no habrían funcionado bien. Pero a pesar de su grosor, el cristal era duro, sorprendentemente flexible e increíblemente resistente a los arañazos, tal como exigía Jobs. En estos días, Corning está en su séptima generación de Gorilla Glass, que tiene solo 0.3 a 0.5 mm de grosor. Por supuesto, ahora hay muchos competidores que también producen lentes para teléfonos inteligentes, incluidos dragontrail de Japón AGC Inc. y xensacion de la firma alemana Mamparo.

Pero Gorilla Glass domina el mercado. Para 2017, 40 de los principales fabricantes de todo el mundo lo habían adoptado y se usaba no solo en todos los iPhone y iPad de Apple, sino en más de 1800 productos de muchas empresas diferentes. Según Expert Market Research, el mercado mundial de cubiertas de vidrio para teléfonos inteligentes valía unos 1.63 millones de dólares en 2020, y Gorilla Glass se incorporó a casi XNUMX millones de dispositivos. Corning, sin embargo, suministra todo el vidrio para los teléfonos inteligentes de Apple, y la compañía lo usa cada vez más con cada generación de dispositivos.

Por supuesto, los teléfonos se caen y, aunque Gorilla Glass es increíblemente resistente, las pantallas de los teléfonos inteligentes pueden dañarse. Es por eso que también existe un mercado próspero para las películas de protección de pantalla, que a menudo están hechas de materiales vítreos similares. Según un informe de MarketWatch de este año, se espera que el mercado de protectores de pantalla crezca de 2.3 millones de dólares en 2020 a 5.4 millones de dólares en 2026. teléfono inteligente por el que podrían haber pagado más de £ 1000!

Aún así, ¿te imaginas cómo habría reaccionado el mercado ante un iPhone de Apple que se rayaba cada vez que lo metías en el bolsillo? Si Jobs hubiera lanzado el iPhone con una pantalla de plástico como era el plan original, creo que bien podría haber acabado con el dispositivo, por genial que fuera la idea. Jobs tenía razón: tenía que ser de vidrio. Y pensar que todo se remonta a un experimento fallido y un horno defectuoso en Corning Glass Works en 1953. Sin esa casualidad, es posible que nunca estemos donde estamos hoy.