Gorilla Glass: älypuhelimen laulamaton sankari

Minulla on pehmeä paikka vahingossa tapahtuville löydöille, joilla on vahingossa syvällinen vaikutus elämäämme. Ajattele liimaa, joka ei tarttunut, jonka tutkijat ovat kehittäneet osoitteessa 3M ja johti kaikkialla läsnä olevaan Post-it Note:iin. Siellä oli Wilhelm Röntgenin löytö röntgensäteilystä, joka mullisti diagnostisen lääketieteen. Ja siellä oli Percy Lebaron Spencer, fyysikko Raytheonista Yhdysvalloissa, joka keksi uudentyyppisen uunin havaittuaan, että hänen tutkalaitteensa mikroaallot sulattivat suklaapatukat hänen taskussaan.

Tällaiset upeat löydöt osoittavat, miksi "kohdennettu" tuotetutkimus ja -kehitys ei aina ole hyvä idea. Spekulatiivisten tai pieleen menneiden kokeiden kauneus on, että ne voivat johtaa löydöksiin, joita et voi koskaan ennustaa. Ajatelkaapa amerikkalaista kemistiä Stephanie Kwolekia, joka työskenteli vuonna 1964 DuPont, keksitty Kevlar kun hänen ryhmänsä etsi uutta kevyttä mutta vahvaa kuitua käytettäväksi renkaissa.

Mutta se vahingossa tapahtuva löytö, johon haluan keskittyä, tapahtui Corning Glass Works New Yorkin osavaltion yläosassa. Yrityksen tutkijoita kiinnosti jo 1940-luvun alussa se, että lasi, jonka oletetaan olevan läpinäkyvä materiaali, voi tummua ja muuttaa väriä, jos se altistuu auringon lämmölle ja valolle riittävän pitkään. Corningin kemisti Robert Dalton, joka halusi tutkia tätä vaikutusta, altisti kristallinkirkkaan rubiinilasin näytteitä ultraviolettivalolle ja paistoi ne sitten uunissa. Lopputulos: lasia useilla eri värisävyillä.

Donald Stookey, toinen Corningin tutkimuskemisti, joka oli liittynyt yritykseen vuonna 1940, sai ohjeet tutkia mahdollisia valokuvaussovelluksia tämä upea uusi valoherkkä lasi. Hänen työnsä johti läpinäkyvän, alumiinisilikaattipohjaisen lasin kehittämiseen, josta tuli valoherkkä, jos se sisälsi pieniä määriä kultaa, hopeaa tai kuparia. Stookey huomasi, että hän pystyi jopa syövyttämään 3D-kuvioita lasiin, joka myytiin nimellä "FotoForm" ja käytettiin myöhemmin materiaalina elektroniikkapakkauksissa ja väritelevisioiden aukkomaskeissa.

Serendipityn suuri hetki tapahtui eräänä päivänä vuonna 1953, kun Stookey halusi suorittaa kokeen, joka sisälsi FotoForm-lasin palan kuumentamisen 600 °C:n lämpötilaan. Uunissa oli kuitenkin tullut vika ja Stookey vahingossa lämmitti lasin 900 °C:seen. Kun hän yritti poistaa näytettä kuumasta uunista, se lipsahti hänen pihdeistään ja törmäsi lattialle. Mutta särkymisen sijaan lasi pomppii Stookeyn hämmästykseksi.

Hän oli juuri luonut ensimmäisen "lasikeraamisen" - uuden lasimaisen materiaaliluokan, joka sisältää erimuotoisia ja -kokoisia hienoja kiteitä hajallaan. Myöhempi työ johti Corningin kehittämään tästä materiaalista erittäin menestynyt CorningWare kattiloiden ja keittoastioiden valikoima. Kestävät lämpöshokkia, ne eivät hajoa, jos ne siirretään suoraan esimerkiksi pakastimesta kuumaan uuniin. CorningWaresta tuli vain yksi Stookeyn monen miljoonan dollarin keksinnöistä.

Ainutlaatuinen sekoitus

Tavaramerkitty nimellä pyrokeraamisen, Stookey-lasissa, johon törmäsi, oli ainutlaatuinen yhdistelmä ominaisuuksia, jotka eivät olleet pelkästään lämmönkestäviä, vaan myös erittäin kovaa, supervahvaa ja läpäisevät myös radioaaltoja. Materiaali päätyi myös sotilaskäyttöön, sillä sitä käytettiin esimerkiksi ohjattujen ohjusten yliäänitutkakupujen kärkikartioissa. Myöhemmin, 1960-luvulla, Corning kehitti uudenlaisen Pyroceram-materiaalin, joka ei ollut läpinäkymätöntä vaan läpinäkyvää näkyvälle valolle.

Yritys päätti alun perin olla kaupallistamatta tätä uudempaa tuotetta, koska pelkäsi sen kannibaloivan Corningin nykyisten ja erittäin menestyneiden tuotteiden myyntiä. Pyrex valikoima borosilikaattilasiesineitä, joka oli jatkunut vahvana vuodesta 1915. Mutta 1970-luvulle mennessä Corning Francen tutkijat olivat kehittäneet meripihkanvärisen version Pyroceramista, jonka he patentoivat ja muuttivat uudeksi keittiövälinesarjaksi Visions-tuotenimellä. .

Samaan aikaan Corning oli osana aloitetta, jonka yritys kutsui Project Muscleksi, tutkimaan uusia tapoja vahvistaa lasia. Suurin osa lasista vahvistetaan kuumentamalla se korkeaan lämpötilaan ja jäähdyttämällä se sitten nopeasti niin, että ulkopinta jäähtyy paljon nopeammin kuin sisäpuoli – tämä prosessi tunnetaan karkaisuna. Lämpötilagradientti jännittää lasin sisäosia ja puristaa ulkopintaa, mikä tekee lasista vahvemman eikä siinä ole mikroskooppisia halkeamia ja vikoja.

Lasin ohentuessa on kuitenkin yhä vaikeampaa saada aikaan merkittävä ero jäähdytysnopeudessa ytimen ja pinnan välille. 1960-luvulla Corningin tutkijat löysivät tavan kemiallisesti vahvistava lasi sallimalla lasissa olevien pienempien ionien korvaamisen suuremmilla ioneilla kemiallisesta kylvystä. Tämän "ioninvaihtoprosessin" ansiosta lasin pinta puristuu voimakkaasti ja siksi vähemmän altis vaurioille ja jännityksille, jotka voivat saada sen rikkoutumaan.

Corning myi tätä lasia tuotenimellä Chemcor, ja sitä käytettiin 1990-luvun alkuun asti erilaisissa kaupallisissa ja teollisissa sovelluksissa, mukaan lukien autojen tuulilasit, lentokoneet, lääkepullot, vankilan ikkunat, suojalasit ja puhelinkopit. Chemcorilla oli vaihteleva kaupallinen menestys, mutta kaiken piti muuttua tammikuussa 2007, kun Steve Jobs, silloin Applen toimitusjohtaja, astui lavalle saman vuoden MacWorld-kongressissa San Franciscossa.

Anna Steve Jobs

Edessä huutava yleisö Moscone Centerissä, Jobs esitteli vallankumouksellisen uuden laitteen – aivan ensimmäisen Apple iPhonen. Siihen asti älypuhelimet olivat olleet kömpelöitä, rumia esineitä näppärillä näppäimistöillä. Uusi 3.5 tuuman iPhone lupasi muuttaa markkinoita tarjoamalla asiakkaille ensimmäistä kertaa sulavan kosketusnäytöllisen laitteen sisäänrakennetulla kameralla ja verkkoselailuominaisuuksilla.

Mutta seuraavana päivänä laitteen paljastamisen jälkeen innostuneelle maailmalle Jobs valitti, että hänen oman iPhonensa näyttö, jota hän oli kantanut taskussaan, oli päätynyt pienten naarmujen peittoon. Tämä johtuu siitä, että Jobsin esittelemä iPhonen prototyyppi rakennettiin muovinäytöllä, joka oli mekaanisesti vahva, mutta erittäin helppo naarmuuntua. Muutama vuosi aiemmin Corning oli näyttänyt Jobsille yrityksen lasiteknologiaa, ja nyt hän vaati, että kun iPhone tuli markkinoille vain viisi kuukautta myöhemmin kesäkuussa 2007, siinä oli oltava lasinäyttö.

Jeff Williams, Applen operatiivinen johtaja, muistaa kertoneensa Jobsille, että hänen vaatimuksensa oli mahdoton, ja väitti, että lasin kehittäminen kestäisi kolme tai neljä vuotta. tarpeeksi kestävä täyttääkseen Jobsin vaatimukset. "Sanoin: 'Olemme testanneet kaikki nykyiset lasit ja kun pudotat sen, se rikkoutuu 100 % ajasta.' Ja hän sanoi: "En tiedä miten teemme sen, mutta kun se lähetetään kesäkuussa, se tulee olemaan lasia".

Kaksi päivää myöhemmin Williams sai puhelun Wendell Viikot, Corningin toimitusjohtaja. Weeks ehdotti, että Corningin Chemcor-lasi, jota yritys oli juuri alkanut tutkia uudelleen älypuhelinten käyttöön nimellä "Gorilla Glass”, voisi olla ratkaisu Applen ongelmaan. Siitä seurasi useita kuukausia, mitä Williams kutsuu "pelkäksi terroriksi", kun näiden kahden yrityksen tiimit tekivät töitä tehdäkseen Chemcorista jotain, joka olisi valmis ajoissa iPhonen julkaisuun.

Työ kannatti. "Kun lanseerasimme kesäkuussa [2007], asiakkailla oli iPhone, jossa oli kaunis lasin tuntu – Corning lasi - ja joka oli naarmuuntumaton", Williams muistelee. "Se auttoi asettamaan sävyn iPhonelle." Ensimmäisen sukupolven iPhonessa toimitettu naarmuuntumaton lasi on ollut keskeinen osa iPhonen menestystä.

Markkina-asema

Varhaisissa älypuhelimissa Corningin Gorilla Glass oli noin 1 mm paksu – mikä tahansa paksumpi ja siihen aikaan käytetyt kapasitiiviset nestekidenäytöt eivät olisi toimineet hyvin. Paksuudestaan ​​huolimatta lasi oli kovaa, yllättävän joustavaa ja uskomattoman naarmuuntumatonta, kuten Jobs vaati. Nykyään Corningilla on seitsemännen sukupolven Gorilla Glass, joka on vain 0.3–0.5 mm paksu. Tietysti nyt on monia kilpailijoita, jotka valmistavat myös älypuhelinlasia, mukaan lukien Dragontrail Japanista AGC Inc ja Xensaatio saksalaiselta firmalta Laipio.

Mutta Gorilla Glass hallitsee markkinoita. Vuoteen 2017 mennessä sen oli ottanut käyttöön 40 suurta valmistajaa ympäri maailmaa, ja sitä käytettiin paitsi kaikissa Applen iPhoneissa ja iPadeissa, myös yli 1800 tuotteessa useilta eri yrityksiltä. Expert Market Researchin mukaan maailmanlaajuisten älypuhelinten kansilasimarkkinoiden arvo oli noin 1.63 miljardia dollaria vuonna 2020, ja Gorilla Glass liitettiin lähes kuuteen miljardiin laitteeseen. Corning toimittaa kuitenkin kaiken lasin Applen älypuhelimiin, ja yritys on käyttänyt sitä yhä enemmän jokaisen laitesukupolven yhteydessä.

Tietenkin puhelimet putoavat, ja vaikka Gorilla Glass on uskomattoman kova, älypuhelinten näytöt voivat vaurioitua. Siksi myös näytönsuojakalvoille, jotka on usein valmistettu samanlaisista lasimaisista materiaaleista, on terveet markkinat. MarketWatchin tämän vuoden raportin mukaan näytönsuojamarkkinoiden odotetaan kasvavan 2.3 miljardista dollarista vuonna 2020 5.4 miljardiin dollariin vuoteen 2026 mennessä. Loppujen lopuksi kukaan ei halua naarmuttaa huippuluokkaa, joka on lähes naarmuuntumaton älypuhelin, josta he olisivat saaneet maksaa yli 1000 puntaa!

Voitko silti kuvitella, kuinka markkinat olisivat reagoineet Apple iPhoneen, joka naarmuuntui joka kerta, kun laitat sen taskuusi? Jos Jobs olisi julkaissut iPhonen muovinäytöllä, kuten alun perin suunniteltiin, se olisi mielestäni voinut tappaa laitteen – kuinka siisti idea olikaan. Jobs oli oikeassa: sen piti olla lasia. Ja ajatella, että se kaikki voidaan jäljittää epäonnistuneeseen kokeiluun ja vialliseen uuniin Corning Glass Worksissa vuonna 1953. Ilman tätä serenditystä emme ehkä koskaan olisi siellä, missä olemme nyt.