菲利普諾沃特尼 在第一代 iPhone 發布前不久，史蒂夫·喬布斯召集了他的員工，並對幾週後他使用的原型機上出現的一堆划痕感到憤怒。很明顯，不可能使用標準玻璃，因此賈伯斯與玻璃公司康寧合作。然而，它的歷史可以追溯到上個世紀。
這一切都始於一次失敗的實驗。 1952 年的某一天，康寧玻璃廠的化學家 Don Stookey 測試了一份感光玻璃樣品，並將其放入 600°C 的熔爐中。然而，在測試過程中，其中一個調節器出現錯誤，溫度升至900℃。斯託基預計在這次錯誤之後會發現一塊熔化的玻璃和一個被毀壞的熔爐。然而，他卻發現自己的樣本變成了一塊乳白色的石頭。當他試圖抓住她時，鉗子滑落並掉落在地上。它沒有在地上摔碎，而是反彈了。
唐·斯圖基當時並不知道，他剛發明了第一個合成玻璃陶瓷；康寧後來將這種材料稱為 Pyroceram。它比鋁輕，比高碳鋼硬，比普通鈉鈣玻璃堅固許多倍，很快就被用於從彈道飛彈到化學實驗室的各種領域。它也用於微波爐，並於 1959 年以 CorningWare 炊具的形式進入家庭。
這種新材料為康寧公司帶來了重大的財務收益，並促成了「肌肉計畫」的啟動，這是一項旨在尋找其他鋼化玻璃方法的大規模研究工作。當研究人員想出一種將玻璃浸入熱鉀鹽溶液中來強化玻璃的方法時，出現了根本性的突破。他們發現，當他們將氧化鋁添加到玻璃組合物中然後將其浸入溶液中時，所得材料非常堅固且耐用。科學家很快就開始從他們的九層建築中扔出這種硬化玻璃，並用冷凍雞轟擊玻璃（內部稱為 0317）。玻璃可以達到非凡的彎曲和扭曲程度，並能承受約 17 公斤/公分的壓力。 （普通玻璃可承受約 850 kg/cm 的壓力。）1 年，康寧開始以 Chemcor 的名稱提供這種材料，相信它會在電話亭、監獄窗戶或眼鏡等產品中找到應用。
儘管一開始人們對這種材料很感興趣，但銷量卻很低。幾家公司已經下了安全眼鏡的訂單。然而，由於擔心玻璃破碎的爆炸性方式，這些很快就被撤回了。 Chemcor 似乎可以成為汽車擋風玻璃的理想材料；儘管它出現在少數 AMC Javelin 中，但大多數製造商並不相信它的優點。他們認為 Chemcor 不值得增加成本，特別是因為他們自 30 世紀 XNUMX 年代以來就已成功使用夾層玻璃。
康寧發明了一項昂貴的創新，但沒有人在乎。碰撞測試肯定對他沒有幫助，碰撞測試表明，在有擋風玻璃的情況下，「人的頭部顯示出明顯更高的減速度」——Chemcor 毫髮無傷，但人的頭骨卻沒有。
在該公司試圖將這種材料出售給福特汽車和其他汽車製造商失敗後，Project Muscle 於 1971 年終止，Chemcor 材料最終被擱置。這是一個必須等待正確問題的解決方案。
我們位於紐約州，康寧總部大樓所在地。該公司董事溫德爾·威克斯（Wendell Weeks）的辦公室位於二樓。而正是在這裡，史蒂夫‧賈伯斯為當時55 歲的威克斯佈置了一項看似不可能的任務：生產數十萬平方公尺的超薄超強玻璃，而這在當時是不存在的。並且在六個月內。這次合作的故事——包括賈伯斯試圖向威克斯傳授玻璃工作原理以及他相信這一目標可以實現的信念——是眾所周知的。康寧實際上是如何做到這一點的已經無人知曉。
Weeks 於 1983 年加入公司； 2005年之前，他擔任最高職務，負責監督電視部門以及特殊專業應用部門。向他詢問玻璃，他會告訴您這是一種美麗而奇特的材料，科學家今天才剛開始發現其潛力。他會對它的「真實性」和觸感舒適感讚不絕口，但過一會兒才會告訴你它的物理特性。
威克斯和賈伯斯都有設計上的弱點和對細節的執著。兩人都被巨大的挑戰和想法所吸引。然而，從管理方面來看，賈伯斯有點獨裁者，而威克斯則相反（像他在康寧的許多前任一樣）支持更自由的政權，而不太考慮從屬關係。 「我和個別研究人員之間沒有分離，」威克斯說。
事實上，儘管康寧是一家大公司（去年擁有 29 名員工和 000 億美元的收入），但其行為仍然像一家小型企業。這是由於它與外界的相對距離、每年徘徊在7,9%左右的死亡率以及該公司著名的歷史。 （現年1 歲的唐·斯圖基(Don Stookey) 和其他康寧傳奇人物仍然可以在沙利文公園研究機構的走廊和實驗室中看到。）「我們一生都在這裡，」威克斯笑著說。 “我們在這裡認識很久了，一起經歷了很多成功和失敗。”
威克斯和賈伯斯之間的第一次對話其實與玻璃無關。康寧科學家曾一度致力於微投影技術——更準確地說，是一種使用合成綠光雷射的更好方法。主要想法是，當人們想觀看電影或電視節目時，不想整天盯著手機上的微型顯示屏，而投影似乎是一個自然的解決方案。然而，當威克斯與賈伯斯討論這個想法時，蘋果老闆認為這是無稽之談。同時，他提到他正在研究更好的東西——一種表面完全由顯示器組成的設備。它被稱為 iPhone。
儘管賈伯斯譴責綠色雷射器，但它們代表了康寧公司「為了創新而創新」的特徵。該公司非常尊重實驗，每年將利潤的 10% 投入研發中。無論順境或逆境。 2000 年，當不祥的網路泡沫破裂、康寧的股價從每股 100 美元跌至 1,50 美元時，其執行長向研究人員保證，研究不僅仍然是公司的核心，而且是研發推動了公司的發展。帶回成功。
研究康寧歷史的哈佛商學院教授麗貝卡·亨德森 (Rebecca Henderson) 表示：“它是極少數能夠定期重新調整重點的技術公司之一。” 「這說起來很容易，但做起來卻很難。」成功的部分原因在於不僅能夠開發新技術，而且還能夠弄清楚如何開始大規模生產它們。即使康寧在這兩方面都取得了成功，通常也需要數十年的時間才能為其產品找到合適且利潤充足的市場。正如亨德森教授所說，康寧認為，創新通常意味著採用失敗的想法並將其用於完全不同的目的。
清理 Chemcor 樣品上的灰塵的想法產生於 2005 年，當時蘋果還沒有涉足這一領域。當時，摩托羅拉發布了 Razr V3，這是一款使用玻璃而不是典型的硬塑膠顯示器的翻蓋手機。康寧成立了一個小組，負責研究是否有可能恢復 0317 型玻璃用於手機或手錶等設備。舊的 Chemcor 樣品厚度約為 4 毫米。也許它們可以被稀疏。經過幾次市場調查後，公司管理層確信公司可以從這種專業產品中賺到一點錢。這個項目被命名為大猩猩玻璃。
到了 2007 年，當賈伯斯表達了他對新材料的想法時，這個計畫並沒有取得太多進展。蘋果顯然需要大量 1,3 毫米薄的化學鋼化玻璃——這是以前從未有人製造過的。尚未量產的Chemcor能否與能夠滿足大量需求的製造流程掛鉤？是否有可能使原本用於汽車玻璃的材料變得超薄，同時保持其強度？化學硬化製程對這種玻璃有效嗎？當時，沒有人知道這些問題的答案。因此，威克斯所做的正是任何規避風險的執行長都會做的事情。他說是的。
對於一種臭名昭著的、幾乎看不見的材料來說，現代工業玻璃非常複雜。普通的鈉鈣玻璃足以生產瓶子或燈泡，但非常不適合其他用途，因為它會碎成鋒利的碎片。硼矽酸鹽玻璃（例如派熱克斯玻璃）具有出色的抗熱衝擊能力，但其熔化需要大量能量。此外，大量生產玻璃的方法只有兩種：熔拉技術和浮選工藝，其中將熔融玻璃倒入熔融錫基底上。玻璃工廠必須面對的挑戰之一是需要將具有所有所需功能的新成分與生產過程相匹配。提出一個公式是一回事。據他介紹，第二件事是製作最終產品。
無論成分如何，玻璃的主要成分是二氧化矽（又稱沙子）。由於它具有非常高的熔點（1 °C），因此使用氧化鈉等其他化學物質來降低熔點。因此，可以更輕鬆地加工玻璃，並且可以更便宜地生產玻璃。其中許多化學物質還賦予玻璃特定的性能，例如耐 X 射線或耐高溫、反射光或色散的能力。然而，當成分發生變化時，就會出現問題：最輕微的調整可能會導致產品完全不同。例如，如果您使用鋇或鑭等緻密材料，您將實現熔點降低，但您將面臨最終材料不完全均勻的風險。當你強化玻璃時，如果玻璃破裂，也會增加爆炸性碎片的風險。簡而言之，玻璃是一種妥協的材料。這正是為什麼成分，尤其是那些針對特定生產過程進行調整的成分，是一個高度保守的秘密。
玻璃生產的關鍵步驟之一是冷卻。在標準玻璃的大量生產中，必須逐漸均勻地冷卻材料，以最大程度地減少內應力，否則玻璃更容易破碎。另一方面，強化玻璃的目標是增加材料內層和外層之間的張力。矛盾的是，玻璃鋼化可以使玻璃變得更堅固：玻璃首先被加熱直至軟化，然後其外表面急劇冷卻。外層迅速收縮，而內部仍處於熔融狀態。在冷卻過程中，內層試圖收縮，進而作用於外層。材料中間會產生應力，而表面則更加緻密。如果我們穿過外壓力層進入應力區域，鋼化玻璃就會破裂。然而，即使是玻璃硬化也有其限制。材料強度的最大可能增加取決於其冷卻過程中的收縮率；大多數作品僅輕微收縮。
以下實驗最好證明了壓縮與應力之間的關係：透過將熔融玻璃倒入冰水中，我們形成了淚滴狀的結構，其最厚的部分能夠承受巨大的壓力，包括反覆錘擊。然而，水滴末端的薄部分更容易受到傷害。當我們打破它時，獵物將以超過3公里/小時的速度飛過整個物體，從而釋放內部張力。爆炸性的。在某些情況下，陣型的爆炸威力足以發出閃光。
玻璃化學鋼化是 60 世紀 20 年代開發的一種方法，它像鋼化一樣產生壓力層，但透過稱為離子交換的過程。鋁矽酸鹽玻璃，如大猩猩玻璃，含有二氧化矽、鋁、鎂和鈉。當浸入熔融鉀鹽中時，玻璃會升溫並膨脹。鈉和鉀在元素週期表中位於同一列，因此表現非常相似。鹽溶液的高溫增加了鈉離子從玻璃中的遷移，另一方面，鉀離子可以不受干擾地取代它們。由於鉀離子比氫離子大，因此它們更集中在同一位置。當玻璃冷卻時，它會進一步凝結，在表面形成壓力層。 （康寧透過控制溫度和時間等因素確保均勻的離子交換。）與玻璃鋼化相比，化學硬化可保證表層具有更高的壓應力（從而保證高達四倍的強度），並且可用於任何玻璃厚度和形狀。
到三月底，研究人員的新配方已基本準備就緒。然而，他們仍然需要找到一種生產方法。發明一種新的生產流程是不可能的，因為這需要數年時間。為了滿足蘋果設定的最後期限，兩名科學家 Adam Ellison 和 Matt Dejneka 的任務是修改和調試該公司已經成功使用的流程。他們需要能夠在幾週內生產大量薄而透明的玻璃的東西。
科學家基本上只有一個選擇：聚變拉製過程。 （這個高度創新的行業有許多新技術，其名稱通常在捷克語中還沒有對應的名稱。）在此過程中，熔融玻璃被倒入稱為「等壓槽」的特殊楔子上。玻璃在楔形較厚部分的兩側溢出，並在下部較窄的一側再次接合。然後它在速度精確設定的滾筒上行進。它們移動得越快，玻璃就越薄。
使用此工藝的工廠之一位於肯塔基州哈羅茲堡。 2007年初，該分公司已滿載運轉，其450個1,3米長罐每小時將2007公斤用於電視液晶面板的玻璃運往世界各地。其中一個水箱就足以滿足蘋果公司的最初需求。但首先有必要修改舊 Chemcor 成分的配方。玻璃不僅必須薄至 XNUMX 毫米，而且外觀也必須比電話亭填充物等明顯更好。埃利森和他的團隊有六週的時間來完善它。為了在「熔拉」製程中對玻璃進行改性，即使在相對較低的溫度下，玻璃也必須具有極高的柔韌性。問題是，任何提高彈性的方法都會大大提高熔點。透過調整幾種現有成分並添加一種秘密成分，科學家能夠提高黏度，同時確保玻璃中具有更高的張力和更快的離子交換。該坦克於 XNUMX 年 XNUMX 月推出。XNUMX 月份，它生產了足夠填滿四個足球場的大猩猩玻璃。
五年來，大猩猩玻璃已經從一種純粹的材料變成了一種美學標準——一條微小的鴻溝，將我們的現實自我與我們口袋裡隨身攜帶的虛擬生活分開。我們觸摸玻璃的外層，我們的身體就會閉合電極與其相鄰電極之間的電路，將運動轉換為數據。 Gorilla 現已出現在全球 750 個品牌的 33 多種產品中，包括筆記型電腦、平板電腦、智慧型手機和電視。如果您經常用手指觸摸設備，您可能已經熟悉大猩猩玻璃。
多年來，康寧公司的收入激增，從 20 年的 2007 萬美元增加到 700 年的 2011 億美元。而且看起來玻璃還有其他可能的用途。埃克斯利·奧卡拉漢 (Eckersley O'Callaghan) 的設計師負責多家標誌性蘋果專賣店的外觀設計，他在實踐中證明了這一點。在今年的倫敦設計節上，他們展示了僅由大猩猩玻璃製成的雕塑。這最終可能會重新出現在汽車擋風玻璃上。該公司目前正在就其在跑車中的使用進行談判。
如今玻璃周圍的情況如何？在哈羅茲堡，特殊機器通常將它們裝入木箱，用卡車運送到路易斯維爾，然後乘火車將它們運送到西海岸。到達那裡後，玻璃板被放置在貨船上並運送到中國的工廠，在那裡進行幾道最後的加工。首先將它們進行熱鉀浴，然後將它們切成更小的矩形。
當然，儘管大猩猩玻璃具有所有神奇的特性，但它也可能失敗，有時甚至非常「有效」。當我們掉落手機時它會破裂，當它彎曲時它會變成蜘蛛，當我們坐在上面時它會破裂。畢竟它還是玻璃。這就是為什麼康寧有一小群人花大部分時間來分解它。
「我們稱之為挪威錘子，」傑明·阿明一邊從盒子裡拉出一個大金屬圓柱體，一邊說道。該工具通常被航空工程師用來測試飛機鋁製機身的強度。負責監督所有新材料開發的阿明拉伸錘子中的彈簧，將 2 焦耳的能量全部釋放到毫米薄的玻璃片中。這種力量會在實木上產生很大的凹痕，但玻璃不會有任何變化。
大猩猩玻璃的成功為康寧帶來了一些障礙。該公司有史以來第一次必須面對對其產品新版本的如此高的需求：每次發布新版本的玻璃時，都需要直接在生產環境中監控其可靠性和穩健性方面的表現。場地。為此，阿明的團隊收集了數百支損壞的手機。科學家凱文·雷曼(Kevin Reiman) 指著HTC Wildfire 上幾乎看不見的裂縫說道：「無論損壞程度是小還是大，幾乎總是從同一個地方開始。」這是他面前桌子上的幾部破損手機之一。一旦找到這條裂縫，您就可以測量其深度，以了解玻璃所承受的壓力；如果您可以模擬這種裂紋，您就可以研究它如何在整個材料中傳播，並嘗試透過修改成分或化學硬化來防止它在未來發生。
有了這些訊息，阿明團隊的其他成員就可以一遍又一遍地調查相同的材料故障。為此，他們使用槓桿壓力機，在花崗岩、混凝土和瀝青表面上進行跌落測試，將各種物體跌落到玻璃上，並且通常使用許多帶有鑽石尖端的工業外觀酷刑裝置。他們甚至擁有能夠每秒記錄一百萬幀的高速攝影機，這對於玻璃彎曲和裂縫擴展的研究非常有用。
然而，所有控制性破壞都為公司帶來了回報。與第一個版本相比，第二代大猩猩玻璃的強度提高了百分之二十（第三個版本將於明年初上市）。康寧科學家透過將外層的壓縮推至極限來實現這一目標——他們對第一版大猩猩玻璃有點保守——但不會增加與這種轉變相關的爆炸性破裂的風險。然而，玻璃是一種易碎材料。雖然脆性材料能很好地抵抗壓縮，但它們在拉伸時非常脆弱：如果彎曲它們，它們就會斷裂。大猩猩玻璃的關鍵是外層的壓縮，這可以防止裂縫蔓延到整個材料。如果手機掉落，其顯示器可能不會立即破裂，但掉落可能會造成足夠的損壞（即使是微小的裂縫就足夠了），從根本上削弱材料的強度。接下來輕微的跌倒可能會產生嚴重的後果。這是使用一種完全妥協、創造完美隱形表面的材料不可避免的後果之一。
我們回到了 Harrodsburg 工廠，一名身穿黑色大猩猩玻璃 T 恤的男子正在加工薄至 100 微米（大約是鋁箔厚度）的玻璃。他操作的機器使材料通過一系列滾筒，玻璃從滾筒中彎曲出來，就像一張巨大的閃亮透明紙一樣。這種非常薄且可捲曲的材料稱為柳樹。與大猩猩玻璃的作用有點像盔甲不同，Willow 更像是雨衣。它耐用、輕便，並且具有很大的潛力。康寧公司的研究人員相信，這種材料可以在靈活的智慧型手機設計和超薄 OLED 顯示器中找到應用。其中一家能源公司還希望看到 Willow 用於太陽能電池板。在康寧，他們甚至設想了帶有玻璃頁的電子書。
有一天，Willow 將用巨大的捲軸運送 150 公尺長的玻璃。也就是說，如果有人真的訂購了。目前，這些線圈在哈羅德斯堡工廠閒置，等待出現正確的問題。
好文章，謝謝！
有趣的文章:)但我想知道大猩猩玻璃在史蒂夫的結果如何:)該項目的演示如何:)...事實上，在我看來它完全是1:)
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這是在史蒂夫賈伯斯的書中；）
謝謝 ：）
好一個！ :-)
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我真的很喜歡閱讀並且學到了很多東西。多謝。
非常好的文章，謝謝你。這個人學到了一些有趣的東西。 zive.cz 和 spol 的作者可以學到一些東西。
這就是我對蘋果伺服器的想像！ Jablickar 領導:) 謝謝
迄今為止，今年關於 Jablickari 的最佳文章。而在SJ的履歷中，甚至連這裡給的資訊的一小部分都沒有。謝謝！
等等，第一代 iPhone 已經使用了 Gorilla，還是什麼？否則，這是一篇很棒的文章。 :)
確實如此。他們基本上在最後一刻從塑膠換成了大猩猩玻璃。
很棒的文章：D ....有人知道他有 iPhone 5 Gorilla Glass 2 嗎？？？
絕對很棒的文章！謝謝！
這正是我所等待的，也是我來這裡的原因。請越來越頻繁！
很棒的文章！再多一些我就會在編輯和譯者面前大打出手！
我很欽佩，當任何「嚴肅」的新聞網站主要尋找凱特未發表的照片時（甚至國內服務器幾天都忘記了伊維塔·巴爾托索娃！），Jablíčkář 帶來了信息豐富的文章。謝謝！ :-)
佛羅多
感謝這篇精彩的文章，繼續保持。
很棒的文章！我一口氣讀完了:-)，就像一本偉大的偵探故事（或科幻小說，呵呵）
謝謝！
感謝您寫了一篇很棒的文章，我認為值得將您的時間花在如此有價值的事情上。
很棒的文章！謝謝！
哦，現在我完全驚訝了！
再一次，有人會告訴我：「它永遠只是一部愚蠢的手機！」。
不知何故，在這篇寫得非常好的文章中，我錯過了康寧公司為美國空軍提供的武器供應份額。自 60 年代以來，他們為戰鬥機駕駛艙前部的特定部分提供鋼化玻璃，以增強對機組人員的保護，例如在與鳥類相撞時，當然也可以防禦導彈，如果我沒記錯的話，他們在這裡收集了大量有關這些材料的開發和生產的資訊和經驗。事實上，這些技術花了 50 多年才進入民用領域。
很棒的文章，繼續努力:-)
嗯，這篇寫得很好的技術文章，…脫帽，謝謝。
詹達·比爾森斯基
神文！！順便說一句，Willow 玻璃很有趣……我很想看看它像錫箔一樣試圖弄皺時的表現；）以及它的耐刮擦性能如何。