Tanca l'anunci

Poc abans del llançament del primer iPhone, Steve Jobs va trucar als seus empleats i estava furiós pel nombre de rascades que apareixien al prototip que estava utilitzant després d'unes setmanes. Estava clar que no era possible utilitzar vidre estàndard, així que Jobs es va unir amb l'empresa de vidre Corning. Tanmateix, la seva història es remunta al segle passat.

Tot va començar amb un experiment fallit. Un dia de 1952, el químic de Corning Glass Works, Don Stookey, va provar una mostra de vidre fotosensible i la va col·locar en un forn de 600 °C. Tanmateix, durant la prova, es va produir un error en un dels reguladors i la temperatura va pujar fins als 900 °C. Stookey esperava trobar un tros de vidre fos i un forn destruït després d'aquest error. En canvi, però, va trobar que la seva mostra s'havia convertit en una llosa blanca lletosa. Quan intentava agafar-la, les pinces van relliscar i van caure a terra. En lloc de trencar-se a terra, va rebotar.

Don Stookey no ho sabia aleshores, però acabava d'inventar la primera vitroceràmica sintètica; Corning va anomenar més tard aquest material Pyroceram. Més lleuger que l'alumini, més dur que l'acer amb alt contingut de carboni i moltes vegades més resistent que el vidre de soda-calç normal, aviat va trobar ús en tot, des dels míssils balístics fins als laboratoris químics. També es va utilitzar en forns de microones i el 1959 Pyroceram va entrar a les cases en forma d'estris de cuina CorningWare.

El nou material va ser una gran ajuda financera per a Corning i va permetre el llançament del Projecte Muscle, un esforç d'investigació massiu per trobar altres maneres d'endurir el vidre. Un avenç fonamental es va produir quan els investigadors van inventar un mètode per enfortir el vidre submergint-lo en una solució calenta de sal de potassi. Van trobar que quan van afegir òxid d'alumini a la composició del vidre abans d'immersió a la solució, el material resultant era notablement fort i durador. Els científics aviat van començar a llançar aquest vidre endurit des del seu edifici de nou pisos i a bombardejar el vidre, conegut internament com a 0317, amb pollastres congelats. El vidre es podia doblegar i retorçar fins a un grau extraordinari i també suportava una pressió d'uns 17 kg/cm. (El vidre normal pot estar sotmès a una pressió d'uns 850 kg/cm.) L'any 1, Corning va començar a oferir el material amb el nom de Chemcor, creient que trobaria aplicacions en productes com cabines telefòniques, finestres de presons o ulleres.

Tot i que al principi hi havia molt interès pel material, les vendes eren baixes. Diverses empreses han fet comandes d'ulleres de seguretat. No obstant això, aviat es van retirar a causa de la preocupació sobre la forma explosiva en què el vidre podria trencar-se. Chemcor sembla que podria convertir-se en el material ideal per als parabrises d'automòbils; encara que va aparèixer en uns quants AMC Javelins, la majoria dels fabricants no estaven convençuts dels seus mèrits. No creien que Chemcor valgués la pena l'augment de costos, sobretot perquè havien estat utilitzant amb èxit vidre laminat des dels anys trenta.

Corning va inventar una innovació costosa que a ningú li importava. Certament, les proves de xoc no l'han ajudat, que van demostrar que amb els parabrises "el cap humà mostra desacceleracions significativament més altes": el Chemcor va sobreviure il·lès, però el crani humà no.

Després que l'empresa va intentar vendre el material sense èxit a Ford Motors i altres fabricants d'automòbils, el Projecte Muscle es va acabar el 1971 i el material de Chemcor va acabar en gel. Era una solució que havia d'esperar al problema correcte.

Estem a l'estat de Nova York, on es troba l'edifici de la seu de Corning. El director de l'empresa, Wendell Weeks, té el seu despatx al segon pis. I és precisament aquí on Steve Jobs va assignar a l'aleshores cinquanta-cinc anys Weeks una tasca aparentment impossible: produir centenars de milers de metres quadrats de vidre ultra prim i ultraresistent que no existia fins ara. I en sis mesos. La història d'aquesta col·laboració, inclòs l'intent de Jobs d'ensenyar a Weeks els principis del funcionament del vidre i la seva creença que es pot aconseguir l'objectiu, és ben coneguda. Ja no se sap com Corning ho va gestionar realment.

Weeks es va incorporar a la firma l'any 1983; abans de 2005, va ocupar el primer càrrec, supervisant la divisió de televisió així com el departament d'aplicacions especialitzades especials. Pregunteu-li sobre el vidre i us dirà que és un material bell i exòtic, el potencial del qual els científics acaben de començar a descobrir avui. Estarà entusiasmat amb la seva "autenticitat" i la seva agradable al tacte, només per explicar-vos les seves propietats físiques al cap d'un temps.

Weeks and Jobs compartien una debilitat pel disseny i una obsessió pel detall. Tots dos es van sentir atrets per grans reptes i idees. Des de la direcció, però, Jobs era una mica dictador, mentre que Weeks, en canvi (com molts dels seus predecessors a Corning), recolza un règim més lliure sense massa respecte per la subordinació. "No hi ha separació entre jo i els investigadors individuals", diu Weeks.

I, de fet, tot i ser una gran empresa (l'any passat tenia 29 empleats i 000 milions de dòlars d'ingressos), Corning encara actua com una petita empresa. Això és possible gràcies a la seva distància relativa del món exterior, una taxa de mortalitat que ronda l'7,9% cada any i també la famosa història de l'empresa. (Don Stookey, que ara té 1 anys, i altres llegendes de Corning encara es poden veure als passadissos i als laboratoris de la instal·lació d'investigació de Sullivan Park.) "Tots som aquí per a tota la vida", somriu Weeks. "Ens coneixem aquí des de fa molt de temps i hem viscut molts èxits i fracassos junts".

Una de les primeres converses entre Weeks i Jobs no tenia res a veure amb el vidre. En un moment, els científics de Corning estaven treballant en tecnologia de microprojecció, més precisament, una manera millor d'utilitzar làsers verds sintètics. La idea principal era que la gent no vol mirar una pantalla en miniatura al seu telèfon mòbil tot el dia quan vol veure pel·lícules o programes de televisió, i la projecció semblava una solució natural. No obstant això, quan Weeks va discutir la idea amb Jobs, el cap d'Apple la va descartar com una ximpleria. Al mateix temps, va esmentar que està treballant en alguna cosa millor: un dispositiu la superfície del qual està totalment formada per una pantalla. Es deia iPhone.

Tot i que Jobs va condemnar els làsers verds, representen la "innovació per la innovació" que és tan característica de Corning. L'empresa té tant respecte per l'experimentació que inverteix un respectable 10% dels seus beneficis en investigació i desenvolupament cada any. I en els bons i en els dolents. Quan la nefasta bombolla de punt-com va esclatar l'any 2000 i el valor de Corning va caure de 100 dòlars per acció a 1,50 dòlars, el seu director general va assegurar als investigadors no només que la investigació encara era al cor de l'empresa, sinó que era la investigació i el desenvolupament el que la va mantenir. tornar a l'èxit.

"És una de les poques empreses de base tecnològica que és capaç de tornar a centrar-se de manera regular", diu Rebecca Henderson, professora de la Harvard Business School que ha estudiat la història de Corning. "Això és molt fàcil de dir, però difícil de fer." Part d'aquest èxit rau en la capacitat no només de desenvolupar noves tecnologies, sinó també d'esbrinar com començar a produir-les a gran escala. Fins i tot si Corning té èxit en ambdues maneres, sovint poden trigar dècades a trobar un mercat adequat i prou rendible per al seu producte. Com diu el professor Henderson, la innovació, segons Corning, sovint significa prendre idees fallides i utilitzar-les per a un propòsit completament diferent.

La idea de treure la pols de les mostres de Chemcor va sorgir el 2005, abans que Apple entrés en joc. En aquell moment, Motorola va llançar el Razr V3, un telèfon mòbil amb closca que utilitzava vidre en lloc de la típica pantalla de plàstic dur. Corning va formar un petit grup encarregat de veure si era possible reviure el vidre tipus 0317 per utilitzar-lo en dispositius com telèfons mòbils o rellotges. Les antigues mostres de Chemcor feien uns 4 mil·límetres de gruix. Potser es podrien reduir. Després de diverses enquestes de mercat, la direcció de l'empresa es va convencer que l'empresa podia guanyar una mica de diners amb aquest producte especialitzat. El projecte es va anomenar Gorilla Glass.

L'any 2007, quan Jobs va expressar les seves idees sobre el nou material, el projecte no va arribar gaire lluny. Apple necessitava clarament quantitats massives de vidre endurit químicament d'1,3 mm de gruix, una cosa que ningú havia creat abans. Es podria vincular Chemcor, que encara no s'ha produït en massa, a un procés de fabricació que pugui satisfer la demanda massiva? És possible fer un material originalment destinat al vidre d'automòbils ultra prim i alhora mantenir la seva resistència? El procés d'enduriment químic serà fins i tot efectiu per a aquest vidre? En aquell moment, ningú sabia la resposta a aquestes preguntes. Així que Weeks va fer exactament el que faria qualsevol conseller delegat al risc. Va dir que sí.

Per a un material tan notori com per ser essencialment invisible, el vidre industrial modern és notablement complex. El vidre de soda-calç és suficient per a la producció d'ampolles o bombetes, però és molt inadequat per a altres usos, ja que es pot trencar en fragments afilats. El vidre de borosilicat com el Pyrex és excel·lent per resistir el xoc tèrmic, però la seva fusió requereix molta energia. A més, només hi ha dos mètodes pels quals el vidre es pot produir en massa: la tecnologia d'estirament de fusió i un procés conegut com a flotació, en què el vidre fos s'aboca sobre una base d'estany fos. Un dels reptes que ha d'afrontar la fàbrica de vidre és la necessitat d'adaptar una nova composició, amb totes les característiques necessàries, al procés de producció. Una cosa és crear una fórmula. Segons ell, el segon és fer el producte final.

Independentment de la composició, el component principal del vidre és la sílice (també conegut com sorra). Com que té un punt de fusió molt alt (1 °C), per abaixar-lo s'utilitzen altres productes químics, com l'òxid de sodi. Gràcies a això, és possible treballar el vidre amb més facilitat i també produir-lo de manera més econòmica. Molts d'aquests productes químics també confereixen propietats específiques al vidre, com la resistència als raigs X o a les altes temperatures, la capacitat de reflectir la llum o dispersar els colors. No obstant això, els problemes sorgeixen quan es canvia la composició: el més petit ajust pot donar lloc a un producte radicalment diferent. Per exemple, si utilitzeu un material dens com el bari o el lantà, aconseguireu una reducció del punt de fusió, però correu el risc que el material final no sigui completament homogeni. I quan enforteixes el vidre, també augmenta el risc de fragmentació explosiva si es trenca. En resum, el vidre és un material governat pel compromís. Precisament per això les composicions, i especialment aquelles afinades amb un procés de producció específic, són un secret tan guardat.

Un dels passos clau en la producció de vidre és el seu refredament. En la producció massiva de vidre estàndard, és essencial refredar el material de manera gradual i uniforme per minimitzar l'estrès intern que, d'altra manera, faria que el vidre es trenqui més fàcilment. Amb el vidre temperat, en canvi, l'objectiu és afegir tensió entre les capes interiors i exteriors del material. El temperat del vidre pot, paradoxalment, fer que el vidre sigui més fort: primer s'escalfa fins que s'estova i després la seva superfície exterior es refreda bruscament. La capa exterior es redueix ràpidament, mentre que l'interior continua fos. Durant el refredament, la capa interior intenta reduir-se, actuant així sobre la capa exterior. Es crea una tensió al mig del material mentre la superfície es densifica encara més. El vidre temperat es pot trencar si travessem la capa de pressió exterior a la zona d'estrès. Tanmateix, fins i tot l'enduriment del vidre té els seus límits. L'augment màxim possible de la resistència del material depèn de la velocitat de la seva contracció durant el refredament; la majoria de composicions només es redueixen lleugerament.

La relació entre compressió i tensió es demostra millor amb l'experiment següent: abocant vidre fos en aigua gelada, creem formacions semblants a una llàgrima, la part més gruixuda de les quals és capaç de suportar enormes quantitats de pressió, inclosos cops de martell repetits. Tanmateix, la part prima al final de les gotes és més vulnerable. Quan el trenquem, la pedrera volarà per tot l'objecte a una velocitat superior a 3 km/h, alliberant així la tensió interna. Explosivament. En alguns casos, la formació pot explotar amb tanta força que emet un flaix de llum.

El tremp químic del vidre, un mètode desenvolupat a la dècada de 60, crea una capa de pressió igual que el tremp, però mitjançant un procés anomenat intercanvi iònic. El vidre d'aluminosilicat, com el Gorilla Glass, conté sílice, alumini, magnesi i sodi. Quan es submergeix en sal de potassi fosa, el vidre s'escalfa i s'expandeix. El sodi i el potassi comparteixen la mateixa columna a la taula periòdica dels elements i, per tant, es comporten de manera molt semblant. L'elevada temperatura de la solució salina augmenta la migració dels ions de sodi del vidre, i els ions de potassi, en canvi, poden ocupar el seu lloc sense ser molestats. Com que els ions de potassi són més grans que els ions d'hidrogen, estan més concentrats al mateix lloc. A mesura que el vidre es refreda, es condensa encara més, creant una capa de pressió a la superfície. (Corning garanteix un intercanvi d'ions uniforme mitjançant el control de factors com la temperatura i el temps.) En comparació amb el tremp del vidre, l'enduriment químic garanteix un esforç de compressió més elevat a la capa superficial (garanteix així fins a quatre vegades la resistència) i es pot utilitzar en vidre de qualsevol gruix i forma.

A finals de març, els investigadors tenien la nova fórmula gairebé a punt. Tanmateix, encara havien d'esbrinar un mètode de producció. Inventar un nou procés de producció estava fora de qüestió, ja que trigaria anys. Per tal de complir el termini establert per Apple, dos dels científics, Adam Ellison i Matt Dejneka, es van encarregar de modificar i depurar un procés que l'empresa ja estava utilitzant amb èxit. Necessitaven alguna cosa que pogués produir grans quantitats de vidre prim i transparent en qüestió de setmanes.

Bàsicament, els científics només tenien una opció: el procés de dibuix de fusió. (Hi ha moltes noves tecnologies en aquesta indústria altament innovadora, els noms de les quals sovint encara no tenen un equivalent txec.) Durant aquest procés, el vidre fos s'aboca sobre una falca especial anomenada "isopipe". El vidre desborda a banda i banda de la part més gruixuda de la falca i es torna a unir a la part estreta inferior. A continuació, viatja sobre rodets la velocitat dels quals està ajustada amb precisió. Com més ràpid es moguin, més prim serà el vidre.

Una de les fàbriques que utilitza aquest procés es troba a Harrodsburg, Kentucky. A principis del 2007, aquesta sucursal funcionava a ple rendiment, i els seus set dipòsits de cinc metres portaven al món cada hora 450 kg de vidre destinat a panells LCD per a televisors. Un d'aquests tancs podria ser suficient per a la demanda inicial d'Apple. Però primer calia revisar les fórmules de les antigues composicions de Chemcor. El vidre no només havia de tenir 1,3 mm de gruix, sinó que també havia de ser molt més agradable de veure que, per exemple, un farciment de cabina telefònica. Elisson i el seu equip van tenir sis setmanes per perfeccionar-lo. Perquè el vidre es modifiqui en el procés de "dibuix de fusió", és necessari que sigui extremadament flexible fins i tot a temperatures relativament baixes. El problema és que qualsevol cosa que feu per millorar l'elasticitat també augmenta substancialment el punt de fusió. Ajustant diversos ingredients existents i afegint un ingredient secret, els científics van poder millorar la viscositat alhora que asseguraven una tensió més alta al vidre i un intercanvi iònic més ràpid. El tanc es va llançar el maig de 2007. Durant el juny, va produir prou Gorilla Glass per omplir quatre camps de futbol.

En cinc anys, Gorilla Glass ha passat de ser un simple material a un estàndard estètic: una petita divisió que separa el nostre jo físic de les vides virtuals que portem a les nostres butxaques. Toquem la capa exterior de vidre i el nostre cos tanca el circuit entre l'elèctrode i el seu veí, convertint el moviment en dades. Gorilla apareix ara en més de 750 productes de 33 marques d'arreu del món, inclosos ordinadors portàtils, tauletes, telèfons intel·ligents i televisors. Si passeu regularment el dit sobre un dispositiu, probablement ja esteu familiaritzat amb Gorilla Glass.

Els ingressos de Corning s'han disparat al llarg dels anys, passant dels 20 milions de dòlars el 2007 als 700 milions de dòlars el 2011. I sembla que hi haurà altres usos possibles per al vidre. Eckersley O'Callaghan, els dissenyadors del qual són els responsables de l'aparició de diverses Apple Store icòniques, ho ha demostrat a la pràctica. Al London Design Festival d'enguany, van presentar una escultura feta només amb Gorilla Glass. Això podria tornar a aparèixer als parabrises d'automòbils. Actualment, l'empresa està negociant el seu ús en cotxes esportius.

Com és la situació al voltant del vidre avui? A Harrodsburg, les màquines especials els carreguen rutinàriament en caixes de fusta, els transporten a Louisville i després els envien en tren cap a la costa oest. Un cop allà, les làmines de vidre es col·loquen en vaixells de càrrega i es transporten a fàbriques a la Xina on se sotmeten a diversos processos finals. Primer se'ls dóna un bany calent de potassi i després es tallen en rectangles més petits.

Per descomptat, malgrat totes les seves propietats màgiques, Gorilla Glass pot fallar, i de vegades fins i tot de manera molt "eficaç". Es trenca quan deixem caure el telèfon, es converteix en una aranya quan està doblegada, s'esquerda quan ens asseiem. Encara és vidre després de tot. I és per això que hi ha un petit equip de persones a Corning que es dediquen la major part del dia a trencar-ho.

"En diem el martell noruec", diu Jaymin Amin mentre treu un gran cilindre metàl·lic de la caixa. Aquesta eina s'utilitza habitualment pels enginyers aeronàutics per provar la resistència del fuselatge d'alumini dels avions. Amin, que supervisa el desenvolupament de tots els nous materials, estira la molla del martell i allibera 2 joules complets d'energia a la làmina de vidre mil·limètrica. Aquesta força crearà una gran detonació a la fusta massissa, però no li passarà res al vidre.

L'èxit de Gorilla Glass suposa diversos obstacles per a Corning. Per primera vegada en la seva història, l'empresa s'ha d'enfrontar a una demanda tan elevada de noves versions dels seus productes: cada vegada que llança una nova iteració de vidre, cal controlar com es comporta en termes de fiabilitat i robustesa directament en el camp. Amb aquesta finalitat, l'equip d'Amin recull centenars de telèfons mòbils trencats. "El dany, sigui petit o gran, gairebé sempre comença al mateix lloc", diu el científic Kevin Reiman, assenyalant una esquerda gairebé invisible a l'HTC Wildfire, un dels diversos telèfons trencats a la taula davant seu. Un cop trobeu aquesta escletxa, podeu mesurar-ne la profunditat per fer-vos una idea de la pressió a la qual va estar sotmès el vidre; si podeu imitar aquesta esquerda, podeu investigar com es va propagar per tot el material i intentar evitar-ho en el futur, ja sigui modificant la composició o per enduriment químic.

Amb aquesta informació, la resta de l'equip d'Amin pot investigar la mateixa falla material una i altra vegada. Per fer-ho, utilitzen premses de palanca, proves de caiguda sobre superfícies de granit, formigó i asfalt, deixen caure diversos objectes sobre el vidre i, en general, utilitzen una sèrie de dispositius de tortura d'aspecte industrial amb un arsenal de puntes de diamant. Fins i tot tenen una càmera d'alta velocitat capaç d'enregistrar un milió de fotogrames per segon, cosa que és útil per als estudis de flexió del vidre i propagació d'esquerdes.

Tanmateix, tota aquesta destrucció controlada paga els seus fruits per a l'empresa. En comparació amb la primera versió, Gorilla Glass 2 és un vint per cent més fort (i la tercera versió hauria d'arribar al mercat a principis de l'any vinent). Els científics de Corning ho van aconseguir empènyer la compressió de la capa exterior fins al límit, eren una mica conservadors amb la primera versió de Gorilla Glass, sense augmentar el risc de trencament explosiu associat a aquest canvi. No obstant això, el vidre és un material fràgil. I encara que els materials trencadissos resisteixen molt bé la compressió, són extremadament febles quan s'estiren: si els doblegues, es poden trencar. La clau de Gorilla Glass és la compressió de la capa exterior, que evita que les esquerdes s'estenin per tot el material. Quan deixeu caure el telèfon, és possible que la seva pantalla no es trenqui immediatament, però la caiguda podria causar prou danys (fins i tot una esquerda microscòpica n'hi ha prou) per afectar fonamentalment la resistència del material. La següent caiguda més petita pot tenir conseqüències greus. Aquesta és una de les conseqüències inevitables de treballar amb un material que es tracta de compromisos, de crear una superfície perfectament invisible.

Tornem a la fàbrica de Harrodsburg, on un home amb una samarreta negra de Gorilla Glass treballa amb una làmina de vidre tan fina com 100 micres (aproximadament el gruix d'un paper d'alumini). La màquina que opera fa passar el material a través d'una sèrie de corrons, d'on surt el vidre doblegat com un enorme tros de paper transparent i brillant. Aquest material excepcionalment prim i enrotllable s'anomena Willow. A diferència de Gorilla Glass, que funciona una mica com una armadura, Willow es pot comparar més amb un impermeable. És durador i lleuger i té molt potencial. Els investigadors de Corning creuen que el material podria trobar aplicacions en dissenys de telèfons intel·ligents flexibles i pantalles OLED ultra fines. A una de les empreses energètiques també li agradaria que Willow s'utilitzi en panells solars. A Corning, fins i tot imaginen llibres electrònics amb pàgines de vidre.

Un dia, Willow lliurarà 150 metres de vidre en bobines enormes. És a dir, si realment algú ho encarrega. De moment, les bobines estan inactius a la fàbrica de Harrodsburgh, esperant que sorgeixi el problema adequat.

Font: Wired.com
.