James McKenzie reflectă asupra minunilor de Gorilla Glass – o invenție care protejează miliarde de smartphone-uri, tablete și laptop-uri din întreaga lume de daune nedorite
Am un punct slab pentru descoperirile accidentale care, din neatenție, au un impact profund asupra vieților noastre. Gândiți-vă la adeziv care nu s-a lipit, care a fost dezvoltat de cercetătorii de la 3M și a dus la omniprezentul Post-it Note. A fost descoperirea lui Wilhelm Röntgen a razelor X, care a revoluționat medicina de diagnosticare. Și mai era Percy Lebaron Spencer, un fizician la Raytheon din SUA, care a inventat un nou tip de cuptor după ce a observat că microundele de la radarul său au topit un baton de ciocolată în buzunar.
Descoperiri întâmplătoare ca acestea arată de ce cercetarea și dezvoltarea de produse „țintite” nu este întotdeauna o idee grozavă. Frumusețea experimentelor care sunt speculative sau merg prost este că pot duce la descoperiri pe care nu le-ai putea prezice niciodată. Gândiți-vă doar la chimista americană Stephanie Kwolek care, în 1964, în timp ce lucra pentru DuPont, inventat Kevlar când grupul ei căuta o nouă fibră ușoară, dar puternică, pe care să o folosească pentru anvelope.
Dar descoperirea accidentală asupra căreia vreau să mă concentrez a avut loc Corning Glass Works în nordul statului New York. La începutul anilor 1940, cercetătorii companiei erau intrigați de faptul că sticla, care este un material presupus transparent, se poate întuneca și își poate schimba culoarea dacă este expusă la căldura și lumina Soarelui suficient de mult. Dornic să investigheze acest efect, Robert Dalton, un chimist Corning, a expus mostre de sticlă rubin limpede ca cristalul la lumina ultravioletă și apoi le-a copt într-un cuptor. Rezultatul: sticlă cu mai multe nuanțe diferite de culoare.
Donald Stookey, un alt chimist cercetător Corning care s-a alăturat afacerii în 1940, a fost instruit să exploreze posibilele aplicații fotografice ale această nouă sticlă fotosensibilă minunată. Munca sa a condus la dezvoltarea unei sticle transparente, pe bază de aluminosilicat, care a devenit fotosensibilă dacă includea urme de aur, argint sau cupru. Stookey a descoperit că putea chiar să graveze desene 3D în sticlă, care a fost vândută ca „FotoForm” și ulterior folosită ca material în ambalajele electronice și pentru măștile cu deschidere pe televizoarele color.
Marele moment de serendipitate a avut loc într-o zi din 1953 când Stookey a vrut să efectueze un experiment care presupunea încălzirea unei bucăți de sticlă FotoForm la o temperatură de 600 °C. Cuptorul, totuși, a dezvoltat o defecțiune și Stookey a ajuns, din greșeală, să încălzească sticla la 900 °C. Când a încercat să scoată proba din cuptorul încins, aceasta i-a alunecat din clești și s-a prăbușit pe podea. Dar, în loc să se spargă, paharul – spre uimirea lui Stookey – a sărit.
Tocmai a creat prima „sticlă-ceramică” – o nouă clasă de material sticlos care conține cristale fine de diferite forme și dimensiuni, dispersate peste tot. Lucrările ulterioare l-au determinat pe Corning să dezvolte acest material în gama CorningWare, de mare succes, de cratițe și oale de gătit. Rezistente la șocul termic, nu se sparg dacă sunt mutate direct, de exemplu, dintr-un congelator și într-un cuptor încins. CorningWare a devenit doar una dintre invențiile de milioane de dolari ale lui Stookey.
Donald Stookey: mulțumește-i pentru iPhone-ul tău
Gorilla Glass care protejează miliarde de smartphone-uri și tablete – inclusiv toate produsele Apple – ar fi posibil să nu fi existat niciodată dacă nu ar fi fost un moment de serendipitate al chimistului Stanley. Donald Stookey (1915–2014). Lucrând la Corning Glass Works în 1953, descoperirea sa accidentală a „sticlă ceramică” (vezi textul principal) a dus la dezvoltarea oalelor de gătit CorningWare, a sticlei întărite chimic și, în cele din urmă, a sticlei Gorilla Glass.
În cei 47 de ani petrecuți la Corning, Stookey a dezvoltat, de asemenea, sticlă fotosensibilă și ochelari din sticlă oftalmică fotocroma, ajungând să dețină peste 60 de brevete pe numele său. În 1986, președintele Ronald Reagan i-a acordat Medalia Națională a Tehnologiei SUA. Când Stookey s-a retras în 1987 din funcția de director al cercetării chimice fundamentale al Corning, moștenirea sa a inclus premiul Stookey, care este acordat în fiecare an unui om de știință Corning pentru „realizări remarcabile în cercetarea exploratorie”.
Un amestec unic
Marca înregistrată ca Piroceram, sticla de care a dat peste cap Stookey avea o combinație unică de proprietăți, fiind nu doar rezistentă la căldură, ci și extrem de tare, super puternică și transparentă la undele radio. Materialul și-a găsit drum și în aplicații militare, fiind folosit, de exemplu, în conurile de nas ale domurilor radar supersonice ale rachetelor ghidate. Mai târziu, în anii 1960, Corning a dezvoltat un nou tip de material Pyroceram care nu era opac, ci transparent la lumina vizibilă.
Compania a ales inițial să nu comercializeze acest produs mai nou, temându-se că nu va canibaliza vânzările de la Corning, existente și de mare succes. pyrex gamă de vase din sticlă borosilicată, care mergea puternic din 1915. Dar până în anii 1970, cercetătorii de la Corning France au dezvoltat o versiune de culoarea chihlimbarului Pyroceram, pe care au brevetat-o și transformată într-o nouă gamă de vase de gătit, sub numele de brand Visions. .
Între timp, ca parte a unei inițiative pe care compania a numit-o Project Muscle, Corning a explorat noi modalități de a face sticla mai puternică. Majoritatea sticlei este întărită prin încălzirea ei la o temperatură ridicată și apoi răcirea rapidă, astfel încât exteriorul să se răcească mult mai repede decât interiorul - un proces cunoscut sub numele de călire. Gradientul de temperatură pune interiorul sticlei în tensiune și comprimă suprafața exterioară, făcând sticla mai puternică și mai puțin probabil să aibă fisuri și defecte microscopice.
Cu toate acestea, pe măsură ce sticla devine din ce în ce mai subțire, devine tot mai greu să se stabilească o diferență substanțială în rata de răcire între miez și suprafață. În anii 1960, cercetătorii de la Corning au descoperit o modalitate de a sticla de intarire chimica permițând înlocuirii ionilor mai mici din sticlă cu ioni mai mari dintr-o baie chimică. Datorită acestui proces de „schimb de ioni”, suprafața sticlei devine puternic comprimată și, prin urmare, mai puțin predispusă la introducerea deteriorării și la aplicarea unor tensiuni care l-ar putea rupe.
Corning a vândut această sticlă sub numele de marcă Chemcor și a fost folosită până la începutul anilor 1990 în diverse aplicații comerciale și industriale, inclusiv parbrize de mașini, avioane, fiole cu medicamente, ferestre ale închisorii, ochelari de siguranță și cabine telefonice. Chemcor a avut grade diferite de succes comercial, dar totul avea să se schimbe în ianuarie 2007, când Steve Jobs, atunci directorul executiv al Apple, a urcat pe scena la convenția MacWorld din San Francisco din acel an.
Intră Steve Jobs
În fața o audiență uimitoare la Centrul Moscone, Jobs a introdus un nou dispozitiv revoluționar – primul iPhone Apple. Până în acel moment, smartphone-urile au fost obiecte urâte și neplăcute, cu tastaturi grele. Noul iPhone de 3.5 inchi a promis că va transforma piața, oferind clienților un dispozitiv elegant, cu ecran tactil, cu cameră încorporată și capabilități de navigare pe web pentru prima dată.
Însă a doua zi după ce a dezvăluit dispozitivul unei lumi entuziaste, Jobs s-a plâns că ecranul propriului său iPhone, pe care îl purta în buzunar, a ajuns acoperit de mici spărturi. Asta pentru că prototipul de iPhone pe care Jobs l-a demonstrat a fost construit cu un ecran din plastic, care era rezistent din punct de vedere mecanic, dar foarte ușor de zgâriat. Cu câțiva ani mai devreme, Corning i-a arătat lui Jobs tehnologia din sticlă a companiei și el a insistat acum că, atunci când iPhone-ul a fost lansat pe piață, doar cinci luni mai târziu, în iunie 2007, trebuia să aibă un ecran de sticlă.
Jeff Williams, directorul operațional al Apple, își amintește că i-a spus lui Jobs că cererea lui era imposibilă, insistând că va dura trei sau patru ani pentru a dezvolta sticla care era suficient de durabil pentru a satisface cerințele lui Jobs. „Am spus: „Am testat toată sticla actuală și când o scăpați, se rupe 100% din timp”. Și a spus: „Nu știu cum o vom face, dar când va fi livrat în iunie, va fi de sticlă”.
Două zile mai târziu, Williams a primit un telefon de la Săptămânile Wendell, directorul executiv al Corning. Weeks a sugerat că sticla Chemcor de la Corning, pe care compania tocmai începuse să o studieze din nou pentru utilizarea smartphone-urilor sub numele „Gorilla Glass”, ar putea fi soluția la problema Apple. Au urmat câteva luni de ceea ce Williams numește „teroare pură”, în timp ce echipele celor două companii s-au străduit să transforme Chemcor în ceva care să fie gata la timp pentru lansarea iPhone-ului.
Munca a dat roade. „Când am lansat în iunie [2007], clienții aveau un iPhone care avea senzația frumoasă de sticlă – sticla Corning – și era rezistent la zgârieturi”, își amintește Williams. „A ajutat la stabilirea tonului pentru iPhone.” Sticla rezistentă la zgârieturi livrată pe iPhone-ul de prima generație a fost o parte cheie a succesului iPhone.
Dominanța pieței
La primele smartphone-uri, Gorilla Glass de la Corning avea aproximativ 1 mm grosime – orice mai gros, iar ecranele capacitive cu cristale lichide folosite la acea vreme nu ar fi funcționat bine. Dar, în ciuda grosimii sale, sticla era dura, surprinzător de flexibilă și incredibil de rezistentă la zgârieturi, așa cum a cerut Jobs. În zilele noastre, Corning se află la a șaptea generație de Gorilla Glass, care are doar 0.3-0.5 mm grosime. Desigur, acum există mulți concurenți care produc și smartphone-sticlă, inclusiv Dragontrail din Japonia AGC Inc și Xensatie de la firma germană Schott.
Uimit de minunile sticlei de la spectaculosul muzeu din Corning
Dar Gorilla Glass domină piața. Până în 2017, a fost adoptat de 40 de producători importanți din întreaga lume, fiind folosit nu numai pe toate iPhone-urile și iPad-urile Apple, ci și în peste 1800 de produse de la multe firme diferite. Potrivit Expert Market Research, piața globală de sticlă pentru acoperirea smartphone-urilor a valorat aproximativ 1.63 miliarde de dolari în 2020, Gorilla Glass fiind încorporată în aproape șase miliarde de dispozitive. Corning, însă, furnizează toată sticla pentru smartphone-urile Apple, compania utilizând-o din ce în ce mai mult cu fiecare generație de dispozitiv.
Desigur, telefoanele scad și chiar dacă Gorilla Glass este incredibil de dur, ecranele smartphone-urilor se pot deteriora. De aceea există și o piață sănătoasă pentru foliile de protecție a ecranului, care sunt adesea realizate din materiale sticloase similare. Potrivit unui raport de la MarketWatch din acest an, piața de protecție a ecranului este de așteptat să crească de la 2.3 miliarde de dolari în 2020 la 5.4 miliarde de dolari până în 2026. La urma urmei, nimeni nu vrea să zgârie un top de gamă aproape de nerăzuit. smartphone pentru care ar fi plătit mai mult de 1000 de lire sterline!
Totuși, vă puteți imagina cum ar fi reacționat piața la un iPhone Apple care s-a zgâriat de fiecare dată când l-ați pus în buzunar? Dacă Jobs ar fi lansat iPhone-ul cu un ecran de plastic, așa cum era planul inițial, cred că ar fi putut ucide dispozitivul – oricât de cool ar fi ideea. Jobs avea dreptate: trebuia să fie de sticlă. Și să cred că totul poate fi urmărit până la un experiment greșit și un cuptor defect la Corning Glass Works în 1953. Fără această serendipitate, s-ar putea să nu fim niciodată acolo unde suntem astăzi.
