James McKenzie reflete sobre as maravilhas de Gorilla Glass – uma invenção que protege bilhões de smartphones, tablets e laptops em todo o mundo contra danos indesejados
Tenho uma queda por descobertas acidentais que inadvertidamente têm um impacto profundo em nossas vidas. Pense no cola que não grudou, que foi desenvolvido por pesquisadores da 3M e levou ao onipresente Post-it Note. Houve a descoberta dos raios X por Wilhelm Röntgen, que revolucionou a medicina diagnóstica. E houve Percy Lebaron Spencer, um físico da Raytheon nos EUA, que inventou um novo tipo de forno depois de perceber que as microondas do seu radar derreteram uma barra de chocolate no seu bolso.
Descobertas fortuitas como essas mostram exatamente por que a pesquisa e o desenvolvimento de produtos “direcionados” nem sempre são uma boa ideia. A beleza dos experimentos especulativos ou que dão errado é que eles podem levar a descobertas que você nunca poderia prever. Basta pensar na química americana Stephanie Kwolek que, em 1964, enquanto trabalhava para DuPont, inventado Kevlar quando seu grupo estava procurando uma nova fibra leve, mas forte, para usar em pneus.
Mas a descoberta acidental na qual quero me concentrar ocorreu em Obras de vidro Corning no norte do estado de Nova York. No início da década de 1940, os pesquisadores da empresa ficaram intrigados com o fato de que o vidro, que é um material supostamente transparente, pode escurecer e mudar de cor se exposto ao calor e à luz do Sol por tempo suficiente. Interessado em investigar esse efeito, Robert Dalton, químico da Corning, expôs amostras de vidro rubi cristalino à luz ultravioleta e depois as cozinhou em um forno. O resultado: vidro com diversas tonalidades de cores diferentes.
Donald Stokey, outro químico pesquisador da Corning que ingressou na empresa em 1940, foi instruído a explorar possíveis aplicações fotográficas de este maravilhoso novo vidro fotossensível. Seu trabalho levou ao desenvolvimento de um vidro transparente à base de aluminossilicato que se tornava fotossensível se incluísse vestígios de ouro, prata ou cobre. Stookey descobriu que poderia até gravar desenhos 3D no vidro, que foi vendido como “FotoForm” e mais tarde usado como material em embalagens de eletrônicos e em máscaras de abertura em televisores coloridos.
O grande momento de acaso ocorreu num dia de 1953, quando Stookey quis realizar um experimento que envolvia aquecer um pedaço de vidro FotoForm a uma temperatura de 600°C. O forno, no entanto, apresentou uma falha e Stookey acabou aquecendo o vidro por engano a 900 °C. Quando ele tentou retirar a amostra do forno quente, ela escorregou da pinça e caiu no chão. Mas em vez de se estilhaçar, o vidro – para espanto de Stookey – quicou.
Ele tinha acabado de criar a primeira “vitrocerâmica” – uma nova classe de material vítreo contendo cristais finos de diferentes formas e tamanhos dispersos por toda parte. O trabalho subsequente levou a Corning a desenvolver este material na linha de panelas e potes CorningWare de enorme sucesso. Resistentes ao choque térmico, eles não quebram se forem movidos diretamente de, digamos, um freezer para um forno quente. CorningWare tornou-se apenas uma das invenções multimilionárias de Stookey.
Donald Stookey: agradeça a ele pelo seu iPhone
O Gorilla Glass que protege bilhões de smartphones e tablets – incluindo todos os produtos da Apple – possivelmente nunca teria existido se não fosse por um momento de acaso do químico Stanley Donald Stokey (1915–2014). Trabalhando na Corning Glass Works em 1953, sua descoberta acidental da “vitrocerâmica” (ver texto principal) levou ao desenvolvimento das panelas CorningWare, do vidro reforçado quimicamente e – eventualmente – do próprio Gorilla Glass.
Durante seus 47 anos na Corning, Stookey também desenvolveu vidros fotossensíveis e óculos de vidro oftálmico fotocrômico, terminando com mais de 60 patentes em seu nome. Em 1986, ele foi premiado com a Medalha Nacional de Tecnologia dos EUA pelo presidente Ronald Reagan. Quando Stookey se aposentou em 1987 como diretor de pesquisa química fundamental da Corning, seu legado incluía o prêmio Stookey, que é concedido todos os anos a um cientista da Corning por “realizações de pesquisa exploratória notáveis”.
Uma mistura única
Marcado como Piroceram, o vidro que Stookey encontrou tinha uma combinação única de propriedades, sendo não apenas resistente ao calor, mas também extremamente duro, super forte e transparente às ondas de rádio. O material também chegou a aplicações militares, sendo utilizado, por exemplo, nos cones do nariz de cúpulas de radares supersônicos em mísseis guiados. Mais tarde, na década de 1960, a Corning desenvolveu um novo tipo de material Pyroceram que não era opaco, mas transparente à luz visível.
A empresa inicialmente optou por não comercializar este produto mais novo, temendo que isso canibalizasse as vendas do produto existente e de enorme sucesso da Corning. Pyrex gama de artigos de vidro de borosilicato, que estava forte desde 1915. Mas na década de 1970, os pesquisadores da Corning France desenvolveram uma versão de cor âmbar do Pyroceram, que patentearam e transformaram em uma nova linha de utensílios de cozinha, sob a marca Visions. .
Enquanto isso, como parte de uma iniciativa que a empresa batizou de Projeto Músculo, a Corning vinha explorando novas maneiras de tornar o vidro mais resistente. A maior parte do vidro é reforçada aquecendo-o a uma temperatura elevada e depois arrefecendo-o rapidamente para que o exterior arrefeça muito mais rapidamente do que o interior – um processo conhecido como têmpera. O gradiente de temperatura coloca o interior do vidro em tensão e comprime a superfície externa, tornando o vidro mais forte e menos propenso a apresentar rachaduras e falhas microscópicas.
À medida que o vidro fica mais fino, porém, fica cada vez mais difícil estabelecer uma diferença substancial na taxa de resfriamento entre o núcleo e a superfície. Na década de 1960, pesquisadores da Corning descobriram uma forma de fortalecendo quimicamente o vidro permitindo que íons menores no vidro sejam substituídos por íons maiores de um banho químico. Graças a este processo de “troca iônica”, a superfície do vidro fica altamente comprimida e, portanto, menos propensa à introdução de danos e à aplicação de tensões que poderiam levá-lo à quebra.
A Corning vendeu esse vidro sob a marca Chemcor e foi usado até o início da década de 1990 em diversas aplicações comerciais e industriais, incluindo pára-brisas de carros, aviões, frascos de drogas, janelas de prisões, óculos de segurança e cabines telefônicas. A Chemcor teve vários graus de sucesso comercial, mas tudo isso mudaria em janeiro de 2007, quando Steve Jobs, então presidente-executivo da Apple, subiu ao palco na convenção MacWorld daquele ano, em São Francisco.
Entra Steve Jobs
Em frente de uma plateia convulsa no Moscone Center, Jobs apresentou um novo dispositivo revolucionário – o primeiro Apple iPhone. Até então, os smartphones eram objetos desajeitados e feios, com teclados complicados. O novo iPhone de 3.5 polegadas prometia transformar o mercado, oferecendo aos clientes pela primeira vez um dispositivo elegante com tela sensível ao toque, câmera integrada e capacidade de navegação na web.
Mas um dia depois de revelar o dispositivo a um mundo entusiasmado, Jobs reclamou que a tela do seu iPhone, que ele carregava no bolso, ficou coberta de pequenos cortes. Isso porque o protótipo do iPhone que Jobs demonstrou foi construído com uma tela de plástico, que era mecanicamente forte, mas muito fácil de arranhar. Alguns anos antes, Corning mostrara a Jobs a tecnologia de vidro da empresa e ele agora insistia que, quando o iPhone chegasse ao mercado, apenas cinco meses depois, em junho de 2007, ele deveria ter uma tela de vidro.
Jeff Williams, diretor de operações da Apple, lembra-se de ter dito a Jobs que sua exigência era impossível, insistindo que levaria três ou quatro anos para desenvolver um vidro que fosse durável o suficiente para atender aos requisitos de Jobs. "Eu disse: 'Testamos todos os vidros atuais e quando você os deixa cair, eles quebram 100% das vezes'. E ele disse: 'Não sei como vamos fazer isso, mas quando for enviado em junho, será de vidro'”.
Dois dias depois, Williams recebeu um telefonema de Wendell Semanas, CEO da Corning. Weeks sugeriu que o vidro Chemcor da Corning, que a empresa acabara de começar a estudar novamente para uso em smartphones sob o nome “Gorilla Glass”, poderia ser a solução para o problema da Apple. Seguiram-se vários meses do que Williams chama de “puro terror”, enquanto as equipes das duas empresas trabalhavam arduamente para transformar a Chemcor em algo que estaria pronto a tempo para o lançamento do iPhone.
O trabalho valeu a pena. “Quando lançamos em junho [de 2007], os clientes tinham um iPhone que tinha a bela sensação do vidro – vidro Corning – e era resistente a arranhões”, lembra Williams. “Isso ajudou a definir o tom do iPhone.” O vidro resistente a arranhões fornecido com o iPhone de primeira geração foi uma parte fundamental do sucesso do iPhone.
Domínio do mercado
Nos primeiros smartphones, o Gorilla Glass da Corning tinha cerca de 1 mm de espessura – se fosse mais grosso, as telas capacitivas de cristal líquido usadas na época não funcionariam bem. Mas, apesar da espessura, o vidro era duro, surpreendentemente flexível e incrivelmente resistente a arranhões, exatamente como Jobs exigia. Atualmente, a Corning está em sua sétima geração de Gorilla Glass, que tem apenas 0.3–0.5 mm de espessura. É claro que agora existem muitos concorrentes que também produzem vidro para smartphones, incluindo Dragontrail do Japão AGC Inc. e Xensação da empresa alemã Anteparo.
Impressionado com as maravilhas do vidro no museu espetacular da Corning
Mas o Gorilla Glass domina o mercado. Em 2017, tinha sido adotado por 40 grandes fabricantes em todo o mundo, sendo utilizado não apenas em todos os iPhones e iPads da Apple, mas em mais de 1800 produtos de muitas empresas diferentes. De acordo com a Expert Market Research, o mercado global de vidro para coberturas de smartphones valia cerca de 1.63 mil milhões de dólares em 2020, com o Gorilla Glass a ser incorporado em quase seis mil milhões de dispositivos. A Corning, porém, fornece todo o vidro para smartphones da Apple, sendo que a empresa o utiliza cada vez mais a cada geração do aparelho.
É claro que os telefones caem e, embora o Gorilla Glass seja incrivelmente resistente, as telas dos smartphones podem ser danificadas. É por isso que também existe um mercado saudável para filmes de proteção de tela, que geralmente são feitos de materiais vítreos semelhantes. De acordo com um relatório da MarketWatch deste ano, espera-se que o mercado de protetores de tela cresça de US$ 2.3 bilhões em 2020 para US$ 5.4 bilhões em 2026. Afinal, ninguém quer arranhar um top de linha quase inarranhável. smartphone pelo qual eles podem ter pago mais de £ 1000!
Mesmo assim, você consegue imaginar como o mercado teria reagido se um iPhone da Apple fosse arranhado toda vez que você o colocasse no bolso? Se Jobs tivesse lançado o iPhone com uma tela de plástico como era originalmente o plano, acho que isso poderia muito bem ter matado o dispositivo – por mais legal que fosse a ideia. Jobs estava certo: precisava ser de vidro. E pensar que tudo pode ser atribuído a uma experiência fracassada e a um forno defeituoso na Corning Glass Works em 1953. Sem esse acaso, talvez nunca estivéssemos onde estamos hoje.
