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揭秘康宁未来玻璃是如何诞生的

2012-09-27 11:36
九一隐士
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  让Chemcor样本重见天日的想法是在2005年突然迸发出来的,当时苹果甚至还没有进入手机领域。在这个想法出现以前不久,摩托罗拉发布了Razr V3,这是一款翻盖手机,其特点是使用玻璃显示屏取代了传统上的高强度塑料。康宁组建了一支不大的团队,负责研究类似于0317的玻璃是否能被重新启用, 应用于手机和手表等产品。老的Chemcor样本有4毫米那么厚,但或许可能变薄一些。在进行了一些市场研究活动以后,公司高管认为,这种特种产品能给康 宁带来少量利润。这个项目的代号名是“Gorilla Glass”(大猩猩玻璃)。

  到 乔布斯在2007年2月份打电话来的时候,这种初步的产品还没有得到很大的发展。当时苹果突然要求康宁大量生产1.3毫米厚的化学钢化玻璃——这是以前从 来都没有被创造出来的东西,更不用说是生产了。从未进行过大规模生产的Chemcor是否能与某种流程“嫁接”到一起,从而创造出这种规模化的生产能?为 汽车挡风玻璃量身定做的玻璃是否能在变得超薄的同时还能保持强度呢?化学钢化工艺是否能有效地应用于这样的一种玻璃呢?没人知道答案。所以对魏文德来说, 当时他作出的决定是任何一位倾向于采取冒险活动的首席执行官都会去做的事情。他答应了苹果的要求。

  玻 璃是一种经常都会看到,以至于实际上已被人们熟视无睹的材料,但在实际上现代工业玻璃是极其复杂的一种东西。标准的钠钙玻璃用来生产瓶子和灯泡是很好的, 但用于其他用途则会变得很糟糕,原因是这种玻璃破裂后会变成锋利的碎片。派热克斯(Pyrex)等硼硅酸盐玻璃在耐热方面可能表现优异,但需要太多的能量 才能熔化。而与此同时,仅有两种方法能来大规模生产平板玻璃,分别是“熔融下拉”(fusion draw)制程和“浮法玻璃”(float glass)制程。玻璃公司所面临的挑战是将一种玻璃的成分构成及其想要的特质与工艺流程进行匹配。设计公式是一个问题,然后利用这个公式来生产一种产品 则是第二个问题。

  康宁正在开发新的弹性玻璃公式,这种玻璃将以卷轴的形式交货

  无 论成分构成如何,几乎所有玻璃的的主要成分都是二氧化硅(也就是沙子)。由于二氧化硅的熔点(1720摄氏度)过高的缘故,必须使用氧化钠等其他化学品来 降低熔化温度,从而使生产流程变得更加简单,同时降低生产成本。而在这些化学品中,有很多恰好能将玻璃与特定的属性融合在一起,比如说抗X射线、耐高温或 是可折射光线等。但问题也随之而来,那就是当成分构成改变时,哪怕是最微小的调整也会让生产出来的玻璃变成一种完全不同的材料。举例来说,如果加入钡和镧 等高密度元素,那么熔化温度将会降低,但风险是可能会沉淀不均。此外,最大化玻璃的强度意味着,当这种玻璃无法承受压力时,其碎裂的效果也更有可能会十分 猛烈。玻璃是一种由“权衡取舍”法则主导的材料,这也正是玻璃的成分构成(尤其是那些经过细微调整来适应特定的生产流程的成分构成)是受到严密保护的秘密 的原因所在。

  在玻璃的生产过程中,最关键的步骤之一是冷却。就标准玻璃的大规模生产而 言,基本的原则是材料需要逐步地、均匀地冷却,这样做的目的是最小化内应力,否则玻璃就容易破裂。但钢化玻璃的目标是在材料内层和外层之间提供更大应力, 这会让玻璃变得更有强度:加热一块玻璃,直到其软化为止,然后迅速冷却或淬火其外层表面;外层会迅速收缩,而内层则仍处于熔化状态。在玻璃的中心冷却时, 内层也会尝试收缩,从而拉动外层收缩;中心位置会形成一个张力地带,而外层则被压缩得更加紧密。如果凿穿这种强化后的外部压缩层,达到内部的张力地带,那 么钢化玻璃就会最终碎裂。但是,甚至就连热回火工艺也同样有其限制,玻璃被强化的量级要取决于玻璃本身在冷却时的收缩程度,而大多数的成分构成都只会适量收缩。

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