詹姆斯·麦肯齐 反映了奇迹 Gorilla玻璃 – 一项保护全球数十亿智能手机、平板电脑和笔记本电脑免受意外损坏的发明
我对无意中对我们的生活产生深远影响的意外发现情有独钟。 想想 不粘的胶水, 这是由研究人员开发的 3M 并导致了无处不在的便利贴。 威廉·伦琴 (Wilhelm Röntgen) 发现了 X 射线，彻底改变了诊断医学。 美国雷神公司的物理学家珀西·勒巴隆·斯宾塞（Percy Lebaron Spencer）在注意到雷达装置发出的微波会融化他口袋里的一块巧克力棒后，发明了一种新型烤箱。
像这样的偶然发现说明了为什么“有针对性的”产品研发并不总是一个好主意。 投机性或出错的实验的美妙之处在于它们可以导致您无法预测的发现。 想想美国化学家 Stephanie Kwolek，她在 1964 年为 杜邦，发明了 芳纶 当她的团队正在寻找一种用于轮胎的新型轻质而坚固的纤维时。
但我想关注的意外发现发生在 康宁玻璃厂 在纽约州北部。 早在 1940 年代初，该公司的研究人员就对玻璃这种所谓的透明材料很感兴趣，如果长时间暴露在太阳的热量和光线下，它会变暗和变色。 热衷于研究这种效应的康宁化学家罗伯特·道尔顿将晶莹剔透的红宝石玻璃样品暴露在紫外线下，然后在烤箱中烘烤。 结果：具有几种不同颜色深浅的玻璃。
唐纳德·斯图基1940 年加入公司的另一位康宁研究化学家，受命探索可能的摄影应用 这种奇妙的新感光玻璃. 他的工作导致了一种透明的铝硅酸盐玻璃的开发，如果它包含微量的金、银或铜，它就会变得感光。 Stookey 发现他甚至可以将 3D 设计蚀刻到玻璃上，这种玻璃以“FotoForm”的形式出售，后来被用作电子封装材料和彩色电视机的孔径掩模。
意外的伟大时刻发生在 1953 年的一天，当时 Stookey 想要进行一项实验，将一块 FotoForm 玻璃加热到 600 °C。 然而，熔炉出现了故障，Stookey 错误地将玻璃加热到 900 °C。 当他试图从热烘箱中取出样品时，样品从他的钳子上滑落，摔在了地板上。 但是，让斯托基惊讶的是，玻璃并没有破碎，而是弹了起来。
他刚刚创造了第一个“玻璃陶瓷”——一种新的玻璃材料，其中包含分散在各处的不同形状和大小的细晶体。 随后的工作促使康宁将这种材料开发成非常成功的康宁洁具系列平底锅和烹饪锅。 它们具有抗热冲击性，如果直接从冰箱中移到热烤箱中，它们也不会破裂。 CorningWare 成为 Stookey 数百万美元的发明之一。
Donald Stookey：感谢他的 iPhone
保护数十亿智能手机和平板电脑（包括所有 Apple 产品）的 Gorilla Glass 可能永远不会存在，如果不是化学家 Stanley 的一次偶然发现 唐纳德·斯图基 （1915-2014）。 1953 年在康宁玻璃厂工作时，他偶然发现了“玻璃陶瓷”（见正文），这导致了 CorningWare 炊具、化学强化玻璃以及 - 最终 - 大猩猩玻璃本身的发展。
在康宁工作的 47 年期间，Stookey 还开发了光敏玻璃和光致变色眼科玻璃眼镜，最终获得了 60 多项专利。 1986 年，他被罗纳德·里根总统授予美国国家技术奖章。 当 Stookey 于 1987 年作为康宁的基础化学研究总监退休时，他留下的遗产包括 Stookey 奖，该奖每年颁发给康宁的一位科学家，以表彰其“杰出的探索性研究成就”。
独特的组合
商标为 吡罗拉姆，Stookey 偶然发现的玻璃具有独特的特性组合，不仅耐热，而且非常坚硬、超强且对无线电波透明。 这种材料还进入了军事应用领域，例如用于制导导弹的超音速雷达罩的鼻锥中。 后来，在 1960 年代，康宁开发了一种新型 Pyroceram 材料，这种材料不是不透明的，但对可见光是透明的。
该公司最初选择不将这种新产品商业化，担心它会蚕食康宁现有的巨大成功的销售 耐热玻璃 硼硅酸盐玻璃器皿系列，自 1915 年以来一直很强劲。但到 1970 年代，康宁法国的研究人员开发了一种琥珀色版本的 Pyroceram，他们获得了专利并变成了一系列新的炊具，以 Visions 品牌命名.
与此同时，作为公司称为“肌肉计划”的计划的一部分，康宁一直在探索使玻璃更坚固的新方法。 大多数玻璃是通过将其加热到高温然后迅速冷却来强化的，这样外部的冷却速度就会比内部快得多——这个过程被称为回火。 温度梯度使玻璃内部处于张力状态并压缩外表面，使玻璃更坚固，更不可能出现微观裂缝和缺陷。
然而，随着玻璃变得越来越薄，在核心和表面之间建立一个显着的冷却速率差异变得越来越困难。 1960 年代，康宁的研究人员发现了一种方法 化学强化玻璃 通过允许玻璃中的较小离子被化学浴中的较大离子替换。 由于这种“离子交换”过程，玻璃表面变得高度压缩，因此不太容易引入损坏和施加可能使其破裂的应力。
康宁以 Chemcor 品牌销售这种玻璃，直到 1990 年代初，它一直用于各种商业和工业应用，包括汽车挡风玻璃、飞机、药瓶、监狱窗户、安全眼镜和电话亭。 Chemcor 在商业上取得了不同程度的成功，但一切都在 2007 年 XNUMX 月发生了变化，当时苹果公司的首席执行官史蒂夫·乔布斯 (Steve Jobs) 在那年在旧金山举行的 MacWorld 大会上登台亮相。
进入史蒂夫乔布斯
在...前面 莫斯康中心的欢呼观众，乔布斯推出了一款革命性的新设备——第一款苹果 iPhone。 在那之前，智能手机一直是笨重、丑陋的物体，键盘也很复杂。 新款 3.5 英寸 iPhone 承诺改变市场，首次为客户提供带有内置摄像头和网络浏览功能的光滑触摸屏设备。
但是，在向热情的世界展示这款设备的第二天，乔布斯抱怨说，他一直放在口袋里的自己的 iPhone 屏幕上出现了细小的划痕。 那是因为乔布斯展示的 iPhone 原型机是用塑料屏幕制造的，它的机械强度很高，但很容易划伤。 几年前，康宁向乔布斯展示了公司的玻璃技术，而他现在坚持认为，当 iPhone 在 2007 年 XNUMX 月仅五个月后上市时，它必须有玻璃屏幕。
杰夫·威廉姆斯苹果首席运营官回忆告诉乔布斯他的要求是不可能的，坚称开发玻璃需要三到四年的时间。 足够耐用以满足乔布斯的要求. “我说，‘我们已经测试了所有现有的玻璃，当你摔下它时，它 100% 的时间都会破裂。’ 他说‘我不知道我们要怎么做，但当它在 XNUMX 月发货时，它会是玻璃的’。”
两天后，威廉姆斯接到了来自 温德尔周，康宁的首席执行官。 Weeks 建议康宁的 Chemcor 玻璃，该公司刚刚开始研究用于智能手机的名为“Gorilla玻璃”，可能是解决苹果问题的方法。 接下来的几个月，威廉姆斯称之为“纯粹的恐怖”，两家公司的团队齐心协力将 Chemcor 转变为能够及时为 iPhone 发布做好准备的产品。
这项工作得到了回报。 “当我们在 [2007 年 XNUMX 月] 推出时，客户拥有的 iPhone 具有玻璃的美丽触感 - 康宁玻璃 - 并且耐刮擦，”威廉姆斯回忆道。 “它帮助为 iPhone 定下了基调。” 第一代 iPhone 配备的防刮玻璃一直是 iPhone 成功的关键部分。
市场支配地位
在早期的智能手机中，康宁的大猩猩玻璃大约有 1 毫米厚——再厚一点，当时使用的电容式液晶显示器就不能很好地工作。 但是，尽管它很厚，但这种玻璃却很硬、出奇的柔韧和难以置信的耐刮擦性，正如乔布斯所要求的那样。 如今，康宁推出了其第七代大猩猩玻璃，厚度仅为 0.3-0.5 毫米。 当然，现在也有很多竞争对手也生产智能手机玻璃，包括 Dragontrail 来自日本的 AGC公司 和 兴奋 来自德国公司 肖特.
在康宁壮观的博物馆被玻璃的奇观所震撼
但大猩猩玻璃在市场上占主导地位。 到 2017 年，它已被全球 40 家主要制造商采用，不仅用于所有 Apple iPhone 和 iPad，还用于来自许多不同公司的 1800 多种产品。 根据 Expert Market Research 的数据，1.63 年全球智能手机盖板玻璃市场价值约 2020 亿美元，其中大猩猩玻璃被用于近 XNUMX 亿台设备中。 然而，康宁为苹果智能手机提供所有玻璃，该公司在每一代设备中都越来越多地使用它。
当然，手机确实会掉下来，即使大猩猩玻璃非常坚韧，智能手机屏幕也会损坏。 这就是为什么屏幕保护膜也有健康市场的原因，这些膜通常由类似的玻璃材料制成。 根据今年 MarketWatch 的一份报告，屏幕保护膜市场预计将从 2.3 年的 2020 亿美元增长到 5.4 年的 2026 亿美元。毕竟，没有人愿意抓住几乎不可刮擦的顶级产品他们可能为此支付了超过 1000 英镑的智能手机！
尽管如此，你能想象市场对每次你把它放在口袋里都会刮伤的苹果 iPhone 会有什么反应吗？ 如果乔布斯按照最初的计划推出了带有塑料屏幕的 iPhone，我认为这很可能会扼杀这款设备——无论这个想法多么酷。 乔布斯是对的：它必须是玻璃的。 想想这一切都可以追溯到 1953 年康宁玻璃厂的一次拙劣的实验和一个有故障的烤箱。如果没有这种偶然性，我们可能永远不会有今天的成就。
