菲利普·诺沃特尼 在第一代 iPhone 发布前不久，史蒂夫·乔布斯召集了他的员工，并对几周后他使用的原型机上出现的一堆划痕感到愤怒。很明显，不可能使用标准玻璃，因此乔布斯与玻璃公司康宁合作。然而，它的历史可以追溯到上个世纪。
这一切都始于一次失败的实验。 1952 年的一天，康宁玻璃厂的化学家 Don Stookey 测试了一份感光玻璃样品，并将其放入 600°C 的熔炉中。然而，在测试过程中，其中一个调节器出现错误，温度升至900℃。斯托基预计在这次错误之后会发现一块熔化的玻璃和一个被毁坏的熔炉。然而，他却发现自己的样本变成了一块乳白色的石块。当他试图抓住她时，钳子滑落并掉落在地上。它没有在地上摔碎，而是反弹了。
唐·斯图基当时并不知道，他刚刚发明了第一个合成玻璃陶瓷；康宁后来将这种材料称为 Pyroceram。它比铝轻，比高碳钢硬，比普通钠钙玻璃坚固许多倍，很快就被用于从弹道导弹到化学实验室的各种领域。它还用于微波炉，并于 1959 年以 CorningWare 炊具的形式进入家庭。
这种新材料为康宁公司带来了重大的财务收益，并促成了“肌肉项目”的启动，这是一项旨在寻找其他钢化玻璃方法的大规模研究工作。当研究人员想出一种通过将玻璃浸入热钾盐溶液中来强化玻璃的方法时，出现了根本性的突破。他们发现，当他们将氧化铝添加到玻璃组合物中然后将其浸入溶液中时，所得材料非常坚固且耐用。科学家们很快开始从他们的九层建筑中扔出这种硬化玻璃，并用冷冻鸡轰击玻璃（内部称为 0317）。玻璃可以达到非凡的弯曲和扭曲程度，并能承受约 17 公斤/厘米的压力。 （普通玻璃可承受约 850 kg/cm 的压力。） 1 年，康宁开始以 Chemcor 的名称提供这种材料，相信它会在电话亭、监狱窗户或眼镜等产品中找到应用。
尽管一开始人们对这种材料很感兴趣，但销量却很低。几家公司已经下了安全眼镜的订单。然而，由于担心玻璃破碎的爆炸性方式，这些很快就被撤回了。 Chemcor 似乎可以成为汽车挡风玻璃的理想材料；尽管它出现在少数 AMC Javelin 中，但大多数制造商并不相信它的优点。他们认为 Chemcor 不值得增加成本，特别是因为他们自 30 世纪 XNUMX 年代以来就已成功使用夹层玻璃。
康宁发明了一项昂贵的创新，但没有人关心。碰撞测试肯定对他没有帮助，碰撞测试表明，在有挡风玻璃的情况下，“人的头部显示出明显更高的减速度”——Chemcor 毫发无伤，但人的头骨却没有。
在该公司试图将这种材料出售给福特汽车和其他汽车制造商失败后，Project Muscle 于 1971 年终止，Chemcor 材料最终被搁置。这是一个必须等待正确问题的解决方案。
我们位于纽约州，康宁总部大楼所在地。该公司董事温德尔·威克斯（Wendell Weeks）的办公室位于二楼。而正是在这里，史蒂夫·乔布斯给当时 55 岁的威克斯布置了一项看似不可能完成的任务：生产数十万平方米的超薄超强玻璃，而这在当时是不存在的。并且在六个月内。这次合作的故事——包括乔布斯试图向威克斯传授玻璃工作原理以及他相信这一目标可以实现的信念——是众所周知的。康宁实际上是如何做到这一点的已经无人知晓。
Weeks 于 1983 年加入公司； 2005年之前，他担任最高职务，负责监督电视部门以及特殊专业应用部门。向他询问玻璃，他会告诉您这是一种美丽而奇特的材料，科学家今天才刚刚开始发现其潜力。他会对它的“真实性”和触感舒适感赞不绝口，但过一会儿才会告诉你它的物理特性。
威克斯和乔布斯都有设计上的弱点和对细节的痴迷。两人都被巨大的挑战和想法所吸引。然而，从管理方面来看，乔布斯有点独裁者，而威克斯则相反（像他在康宁的许多前任一样）支持更自由的政权，而不太考虑从属关系。 “我和个别研究人员之间没有分离，”威克斯说。
事实上，尽管康宁是一家大公司（去年拥有 29 名员工和 000 亿美元的收入），但其行为仍然像一家小企业。这是由于它与外界的相对距离、每年徘徊在7,9%左右的死亡率以及该公司著名的历史。 （现年 1 岁的唐·斯图基 (Don Stookey) 和其他康宁传奇人物仍然可以在沙利文公园研究机构的走廊和实验室中看到。）“我们一生都在这里，”威克斯笑着说。 “我们在这里认识很久了，一起经历了很多成功和失败。”
威克斯和乔布斯之间的第一次对话实际上与玻璃无关。康宁科学家曾一度致力于微投影技术——更准确地说，是一种使用合成绿光激光器的更好方法。主要想法是，当人们想观看电影或电视节目时，不想整天盯着手机上的微型显示屏，而投影似乎是一个自然的解决方案。然而，当威克斯与乔布斯讨论这个想法时，苹果老板认为这是无稽之谈。同时，他提到他正在研究更好的东西——一种表面完全由显示屏组成的设备。它被称为 iPhone。
尽管乔布斯谴责绿色激光器，但它们代表了康宁公司“为了创新而创新”的特点。该公司非常尊重实验，每年将其利润的 10% 投入到研发中。无论顺境还是逆境。 2000 年，当不祥的互联网泡沫破裂、康宁的股价从每股 100 美元跌至 1,50 美元时，其首席执行官向研究人员保证，研究不仅仍然是公司的核心，而且是研发推动了公司的发展。带回成功。
研究康宁历史的哈佛商学院教授丽贝卡·亨德森 (Rebecca Henderson) 表示：“它是极少数能够定期重新调整重点的技术公司之一。” “这说起来很容易，但做起来却很难。”成功的部分原因在于不仅能够开发新技术，而且还能够弄清楚如何开始大规模生产它们。即使康宁在这两个方面都取得了成功，通常也需要数十年的时间才能为其产品找到合适且利润充足的市场。正如亨德森教授所说，康宁认为，创新通常意味着采用失败的想法并将其用于完全不同的目的。
清理 Chemcor 样品上的灰尘的想法产生于 2005 年，当时苹果还没有涉足这一领域。当时，摩托罗拉发布了 Razr V3，这是一款使用玻璃而不是典型的硬塑料显示屏的翻盖手机。康宁成立了一个小组，负责研究是否有可能恢复 0317 型玻璃用于手机或手表等设备。旧的 Chemcor 样品厚度约为 4 毫米。也许它们可以被稀疏。经过几次市场调查后，公司管理层确信公司可以从这种专业产品中赚到一点钱。该项目被命名为大猩猩玻璃。
到了 2007 年，当乔布斯表达了他对新材料的想法时，该项目并没有取得多大进展。苹果显然需要大量 1,3 毫米薄的化学钢化玻璃——这是以前从未有人制造过的。尚未量产的Chemcor能否与能够满足大量需求的制造工艺挂钩？是否有可能使原本用于汽车玻璃的材料变得超薄，同时保持其强度？化学硬化工艺对这种玻璃有效吗？当时，没有人知道这些问题的答案。因此，威克斯所做的正是任何规避风险的首席执行官都会做的事情。他说是的。
对于一种臭名昭著的、几乎看不见的材料来说，现代工业玻璃非常复杂。普通的钠钙玻璃足以生产瓶子或灯泡，但非常不适合其他用途，因为它会碎成锋利的碎片。硼硅酸盐玻璃（例如派热克斯玻璃）具有出色的抗热冲击能力，但其熔化需要大量能量。此外，批量生产玻璃的方法只有两种：熔拉技术和浮选工艺，其中将熔融玻璃倒入熔融锡基底上。玻璃工厂必须面对的挑战之一是需要将具有所有所需功能的新成分与生产过程相匹配。提出一个公式是一回事。据他介绍，第二件事是制作最终产品。
无论成分如何，玻璃的主要成分是二氧化硅（又名沙子）。由于它具有非常高的熔点（1 °C），因此使用氧化钠等其他化学品来降低熔点。因此，可以更轻松地加工玻璃，并且可以更便宜地生产玻璃。其中许多化学物质还赋予玻璃特定的性能，例如耐 X 射线或耐高温、反射光或色散的能力。然而，当成分发生变化时，就会出现问题：最轻微的调整可能会导致产品完全不同。例如，如果您使用钡或镧等致密材料，您将实现熔点降低，但您将面临最终材料不完全均匀的风险。当你强化玻璃时，如果玻璃破裂，也会增加爆炸性碎片的风险。简而言之，玻璃是一种妥协的材料。这正是为什么成分，尤其是那些针对特定生产过程进行调整的成分，是一个高度保守的秘密。
玻璃生产的关键步骤之一是冷却。在标准玻璃的批量生产中，必须逐渐均匀地冷却材料，以最大程度地减少内应力，否则玻璃更容易破碎。另一方面，钢化玻璃的目标是增加材料内层和外层之间的张力。矛盾的是，玻璃钢化可以使玻璃变得更坚固：玻璃首先被加热直至软化，然后其外表面急剧冷却。外层迅速收缩，而内部仍然处于熔融状态。在冷却过程中，内层试图收缩，从而作用于外层。材料中间会产生应力，而表面则更加致密。如果我们穿过外压力层进入应力区域，钢化玻璃就会破裂。然而，即使是玻璃硬化也有其局限性。材料强度的最大可能增加取决于其冷却过程中的收缩率；大多数作品仅轻微收缩。
以下实验最好地证明了压缩与应力之间的关系：通过将熔融玻璃倒入冰水中，我们形成了泪滴状的结构，其最厚的部分能够承受巨大的压力，包括反复锤击。然而，水滴末端的薄部分更容易受到伤害。当我们打破它时，猎物将以超过3公里/小时的速度飞过整个物体，从而释放内部张力。爆炸性的。在某些情况下，阵型的爆炸威力足以发出闪光。
玻璃化学钢化是 60 世纪 20 年代开发的一种方法，它像钢化一样产生压力层，但通过称为离子交换的过程。铝硅酸盐玻璃，例如大猩猩玻璃，含有二氧化硅、铝、镁和钠。当浸入熔融钾盐中时，玻璃会升温并膨胀。钠和钾在元素周期表中位于同一列，因此表现非常相似。盐溶液的高温增加了钠离子从玻璃中的迁移，而另一方面，钾离子可以不受干扰地取代它们。由于钾离子比氢离子大，因此它们更集中在同一位置。当玻璃冷却时，它会进一步凝结，在表面形成压力层。 （康宁通过控制温度和时间等因素确保均匀的离子交换。）与玻璃钢化相比，化学硬化可保证表层具有更高的压应力（从而保证高达四倍的强度），并且可用于任何玻璃厚度和形状。
到三月底，研究人员的新配方已基本准备就绪。然而，他们仍然需要找到一种生产方法。发明一种新的生产工艺是不可能的，因为这需要数年时间。为了在苹果公司的最后期限前完成任务，两名科学家 Adam Ellison 和 Matt Dejneka 的任务是修改和调试该公司已经成功使用的流程。他们需要能够在几周内生产大量薄而透明的玻璃的东西。
科学家们基本上只有一种选择：聚变拉制过程。 （这个高度创新的行业有很多新技术，其名称通常在捷克语中还没有对应的名称。）在此过程中，熔融玻璃被倒入称为“等压槽”的特殊楔子上。玻璃在楔形较厚部分的两侧溢出，并在下部较窄的一侧再次接合。然后它在速度精确设定的滚筒上行进。它们移动得越快，玻璃就越薄。
使用此工艺的工厂之一位于肯塔基州哈罗兹堡。 2007年初，该分公司已满负荷运转，其450个1,3米长罐每小时将2007公斤用于电视液晶面板的玻璃运往世界各地。其中一个水箱就足以满足苹果公司的最初需求。但首先有必要修改旧 Chemcor 成分的配方。玻璃不仅必须薄至 XNUMX 毫米，而且外观也必须比电话亭填充物等明显更好。埃利森和他的团队有六周的时间来完善它。为了在“熔拉”工艺中对玻璃进行改性，即使在相对较低的温度下，玻璃也必须具有极高的柔韧性。问题是，任何提高弹性的方法都会大大提高熔点。通过调整几种现有成分并添加一种秘密成分，科学家们能够提高粘度，同时确保玻璃中具有更高的张力和更快的离子交换。该坦克于 XNUMX 年 XNUMX 月推出。XNUMX 月份，它生产了足够填满四个足球场的大猩猩玻璃。
五年来，大猩猩玻璃已经从一种单纯的材料变成了一种审美标准——一个将我们的现实自我与我们口袋里的虚拟生活分开的微小鸿沟。我们触摸玻璃的外层，我们的身体就会闭合电极与其相邻电极之间的电路，将运动转化为数据。 Gorilla 现已出现在全球 750 个品牌的 33 多种产品中，包括笔记本电脑、平板电脑、智能手机和电视。如果您经常用手指触摸设备，您可能已经熟悉大猩猩玻璃。
多年来，康宁公司的收入猛增，从 20 年的 2007 万美元增至 700 年的 2011 亿美元。而且看起来玻璃还有其他可能的用途。埃克斯利·奥卡拉汉 (Eckersley O'Callaghan) 的设计师负责多家标志性苹果专卖店的外观设计，他在实践中证明了这一点。在今年的伦敦设计节上，他们展示了仅由大猩猩玻璃制成的雕塑。这最终可能会重新出现在汽车挡风玻璃上。该公司目前正在就其在跑车中的使用进行谈判。
如今玻璃周围的情况如何？在哈罗兹堡，特殊机器通常将它们装入木箱，用卡车运到路易斯维尔，然后乘火车将它们运往西海岸。到达那里后，玻璃板被放置在货船上并运输到中国的工厂，在那里进行几道最后的加工。首先对它们进行热钾浴，然后将它们切成更小的矩形。
当然，尽管大猩猩玻璃具有所有神奇的特性，但它也可能会失败，有时甚至非常“有效”。当我们掉落手机时它会破裂，当它弯曲时它会变成蜘蛛，当我们坐在上面时它会破裂。毕竟它还是玻璃。这就是为什么康宁有一小群人花大部分时间来分解它。
“我们称之为挪威锤子，”杰明·阿明一边从盒子里拉出一个大金属圆柱体，一边说道。该工具通常被航空工程师用来测试飞机铝制机身的强度。负责监督所有新材料开发的阿明拉伸锤子中的弹簧，将 2 焦耳的能量全部释放到毫米薄的玻璃片中。这种力会在实木上产生很大的凹痕，但玻璃不会发生任何变化。
大猩猩玻璃的成功给康宁带来了一些障碍。该公司有史以来第一次必须面对对其产品新版本的如此高的需求：每次发布新版本的玻璃时，都需要直接在生产环境中监控其可靠性和稳健性方面的表现。场地。为此，阿明的团队收集了数百部损坏的手机。科学家凯文·雷曼 (Kevin Reiman) 指着 HTC Wildfire 上几乎看不见的裂缝说道：“无论损坏程度是小还是大，几乎总是从同一个地方开始。”这是他面前桌子上的几部破损手机之一。一旦找到这条裂缝，您就可以测量其深度，以了解玻璃所承受的压力；如果您可以模拟这种裂纹，您就可以研究它如何在整个材料中传播，并尝试通过修改成分或化学硬化来防止它在未来发生。
有了这些信息，阿明团队的其他成员就可以一遍又一遍地调查相同的材料故障。为此，他们使用杠杆压力机，在花岗岩、混凝土和沥青表面上进行跌落测试，将各种物体跌落到玻璃上，并且通常使用许多带有金刚石尖端的工业外观酷刑装置。他们甚至拥有能够每秒记录一百万帧的高速摄像机，这对于玻璃弯曲和裂纹扩展的研究非常有用。
然而，所有控制性破坏都为公司带来了回报。与第一个版本相比，第二代大猩猩玻璃的强度提高了百分之二十（第三个版本将于明年初上市）。康宁科学家通过将外层的压缩推至极限来实现这一目标——他们对第一版大猩猩玻璃有点保守——但没有增加与这种转变相关的爆炸性破裂的风险。然而，玻璃是一种易碎材料。虽然脆性材料能很好地抵抗压缩，但它们在拉伸时却非常脆弱：如果弯曲它们，它们就会断裂。大猩猩玻璃的关键是外层的压缩，这可以防止裂纹蔓延到整个材料。当您掉落手机时，其显示屏可能不会立即破裂，但掉落可能会造成足够的损坏（即使是微小的裂纹就足够了），从根本上削弱材料的强度。接下来轻微的跌倒可能会产生严重的后果。这是使用一种完全妥协、创造完美隐形表面的材料不可避免的后果之一。
我们回到了 Harrodsburg 工厂，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（大约是铝箔厚度）的玻璃。他操作的机器使材料通过一系列滚筒，玻璃从滚筒中弯曲出来，就像一张巨大的闪亮透明纸一样。这种非常薄且可卷曲的材料被称为柳树。与大猩猩玻璃的作用有点像盔甲不同，Willow 更像是一件雨衣。它耐用、轻便，并且具有很大的潜力。康宁公司的研究人员相信，这种材料可以在灵活的智能手机设计和超薄 OLED 显示器中找到应用。其中一家能源公司还希望看到 Willow 用于太阳能电池板。在康宁，他们甚至设想了带有玻璃页的电子书。
有一天，Willow 将用巨大的卷轴运送 150 米长的玻璃。也就是说，如果有人真的订购了。目前，这些线圈在哈罗德斯堡工厂闲置，等待出现正确的问题。
好文章，谢谢！
有趣的文章:)但我想知道大猩猩玻璃在史蒂夫的结果如何:)该项目的演示如何:)...事实上，在我看来它完全是1:)
有趣的文章:)但我想知道大猩猩玻璃在史蒂夫的结果如何:)该项目的演示如何:)...事实上，在我看来它完全是1:)
这是在史蒂夫·乔布斯的书中；）
谢谢 ：）
好一个！ :-)
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我真的很喜欢阅读并且学到了很多东西。多谢。
非常好的文章，谢谢你。这个人学到了一些有趣的东西。 zive.cz 和 spol 的作者可以学到一些东西。
这就是我对苹果服务器的想象！ Jablickar 领导:) 谢谢
迄今为止，今年关于 Jablickari 的最佳文章。而在SJ的简历中，甚至连这里给出的信息的一小部分都没有。谢谢！
等等，第一代 iPhone 已经使用了 Gorilla，还是什么？否则，这是一篇很棒的文章。 :)
确实如此。他们基本上在最后一刻从塑料换成了大猩猩玻璃。
很棒的文章：D ....有谁知道他有 iPhone 5 Gorilla Glass 2 吗？？？
绝对很棒的文章！谢谢！
这正是我所等待的，也是我来这里的原因。请越来越频繁！
很棒的文章！再多一些我就会在编辑和译者面前大打出手！
我很钦佩，当任何“严肃”的新闻网站主要寻找凯特未发表的照片时（甚至国内服务器几天都忘记了伊维塔·巴尔托索娃！），Jablíčkář 带来了信息丰富的文章。谢谢！ :-)
佛罗多
感谢这篇精彩的文章，继续保持。
很棒的文章！我一口气读完了:-)，就像一部伟大的侦探故事（或科幻小说，呵呵）
迪基！
感谢您写了一篇很棒的文章，我认为值得将您的时间花在如此有价值的事情上。
很棒的文章！谢谢！
哦，现在我完全惊讶了！
再一次，有人会告诉我：“它永远只是一部愚蠢的手机！”。
不知何故，在这篇写得非常好的文章中，我错过了康宁公司为美国空军提供的武器供应份额。自 60 世纪 50 年代以来，他们为战斗机驾驶舱前部的特定部分提供钢化玻璃，以增强对机组人员的保护，例如在与鸟类相撞时，当然也可以防御导弹，如果我没记错的话，他们在这里收集了大量有关这些材料的开发和生产的信息和经验。事实上，这些技术花了 XNUMX 多年才进入民用领域。
很棒的文章，继续努力:-)
嗯，这篇写得很好的技术性文章，……脱帽，谢谢。
詹达·比尔森斯基
神文！！顺便说一句，Willow 玻璃很有趣……我很想看看它像锡箔一样试图弄皱时的表现；）以及它的耐刮擦性能如何。