超薄超強(qiáng)度的未來(lái)玻璃是如何誕生的
[導(dǎo)讀]《連線》雜志近日刊載文章，講述了特殊玻璃和陶瓷材料的全球領(lǐng)導(dǎo)廠商康寧（Corning）是如何創(chuàng)造超薄的、強(qiáng)度超高的未來(lái)玻璃材料的。文章指出，玻璃是一種經(jīng)常都會(huì)看到，以至于實(shí)際上已被人們熟視無(wú)睹的材料，但在實(shí)際
《連線》雜志近日刊載文章，講述了特殊玻璃和陶瓷材料的全球領(lǐng)導(dǎo)廠商康寧（Corning）是如何創(chuàng)造超薄的、強(qiáng)度超高的未來(lái)玻璃材料的。文章指出，玻璃是一種經(jīng)常都會(huì)看到，以至于實(shí)際上已被人們熟視無(wú)睹的材料，但在實(shí)際上現(xiàn)代工業(yè)玻璃是極其復(fù)雜的一種東西。
以下是這篇文章的全文：
熔融態(tài)玻璃冷卻后變得很有粘性，以至于可用剪子切割
唐·斯圖基（DonStookey）原以為自己把實(shí)驗(yàn)搞砸了。在1952年的一天，這位康寧玻璃廠（CorningGlassWorks）化學(xué)家將一塊光敏玻璃的樣本放到火爐中，將溫度設(shè)定在600攝氏度。在加熱過(guò)程中的某個(gè)時(shí)刻，一名控制員犯了錯(cuò)誤，將溫度提升到900攝氏度。斯圖基原本以為這塊玻璃將會(huì)熔化，火爐也將被燒毀；但當(dāng)他打開(kāi)爐門(mén)時(shí)卻奇怪地發(fā)現(xiàn)，這塊鋰硅酸鹽玻璃已經(jīng)變成了一塊奶白色的薄板。當(dāng)他試圖拿出這塊薄板的時(shí)候，由于鉗子未能夾緊的緣故，導(dǎo)致這塊玻璃樣本滑落在地，但卻沒(méi)有摔碎，而是彈了起來(lái)。
斯圖基后來(lái)入選了美國(guó)國(guó)家發(fā)明家名人堂（NationalInventorsHallofFame），但在當(dāng)時(shí)他并不知道自己偶然間發(fā)明了第一塊有機(jī)微晶玻璃，這種材料隨后被康寧命名為“微晶玻璃”（Pyroceram），其重量比鋁要輕，但強(qiáng)度卻高于高碳鋼，與常規(guī)的鈉鈣玻璃相比則要高出許多倍。到最后，微晶玻璃找到了自己的定位，被用于從導(dǎo)彈鼻錐到化學(xué)試驗(yàn)室等各個(gè)領(lǐng)域中。此外，這種材料還能被用在微波爐中。在1959年，微晶玻璃第一次用于太空時(shí)代的用餐器具：Corningware（康寧餐具）。
對(duì)于康寧的命運(yùn)來(lái)說(shuō)，這種材料可以說(shuō)是天降恩賜。不久以后，這家公司就啟動(dòng)了ProjectMuscle項(xiàng)目，這是一項(xiàng)大規(guī)模的開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，目的是探索其他可增強(qiáng)玻璃的方式。隨后這個(gè)項(xiàng)目取得了突破性的進(jìn)展，康寧的科學(xué)家們?cè)趯?duì)當(dāng)時(shí)來(lái)說(shuō)最新開(kāi)發(fā)出來(lái)一種增強(qiáng)玻璃的方法（具體操作是將玻璃浸在一盆加熱后的鉀鹽中）進(jìn)行微調(diào)時(shí)發(fā)現(xiàn)，在特定的玻璃成分組成中加入鋁，然后再將其浸入鉀鹽中，就能帶來(lái)卓越的強(qiáng)度和耐久性。科學(xué)家們迅速進(jìn)行了一系列的測(cè)試來(lái)考驗(yàn)其強(qiáng)度，如從九層高的建筑物上向下投擲強(qiáng)化玻璃杯，以及使用凍雞猛烈撞擊玻璃（這種玻璃的內(nèi)部代號(hào)為0317）等。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這種玻璃能彎曲和扭曲至非常高的程度，然后才會(huì)破裂；從數(shù)據(jù)上來(lái)看，這種玻璃能承受每平方英寸10萬(wàn)磅（相當(dāng)于每平方米7.03萬(wàn)噸）的壓力。而與此相比，普通的玻璃僅可承受每平方英寸7000磅（約合每平方米4920噸）的壓力。在1962年，康寧開(kāi)始出售這種被其命名為Chemcor的玻璃，認(rèn)為這種玻璃能用于公用電話亭、監(jiān)獄窗戶和眼鏡等產(chǎn)品。
在最開(kāi)始的時(shí)候，這種玻璃吸引了很多人的興趣，但其銷(xiāo)售速度卻很緩慢。確實(shí)有些公司下單購(gòu)買(mǎi)這種玻璃，用來(lái)生產(chǎn)安全眼鏡等產(chǎn)品。但是，這些產(chǎn)品隨后被召回，原因是廠商對(duì)玻璃碎裂時(shí)可能產(chǎn)生的爆炸性后果感到擔(dān)心。Chemcor看起來(lái)原本也會(huì)是一種用于汽車(chē)擋風(fēng)玻璃的好材料，而且確實(shí)也曾出現(xiàn)在由美國(guó)汽車(chē)公司（AmericanMotors）生產(chǎn)的Javelin（標(biāo)槍）汽車(chē)上，但大多數(shù)汽車(chē)制造商都并不相信這種新的強(qiáng)化玻璃值得讓它們付更多錢(qián)——尤其是這些制造商從二十世紀(jì)三十年代開(kāi)始就在使用膠合玻璃，而這種玻璃看起來(lái)一直都表現(xiàn)良好。
康寧發(fā)明了一種昂貴的升級(jí)版玻璃，但卻無(wú)人問(wèn)津。雖然碰撞測(cè)試表明這種擋風(fēng)玻璃能讓“頭部減速度大幅提高”，但仍舊無(wú)補(bǔ)于事，原因是這種效果或許能讓Chemcor毫發(fā)無(wú)損，但人的頭蓋骨卻沒(méi)有那么堅(jiān)硬。
在向福特汽車(chē)及其他汽車(chē)制造商推銷(xiāo)這種玻璃的努力以失敗告終以后，康寧在1971年關(guān)閉了ProjectMuscle項(xiàng)目，廢置了Chemcor玻璃。但這種玻璃是一種解決方案，只是不得不等待合適的問(wèn)題浮出水面。
當(dāng)玻璃進(jìn)行強(qiáng)化后，能承受來(lái)自于杠桿壓機(jī)床的龐大壓力
康寧首席執(zhí)行官魏文德（WendellWeeks)的辦公室在這幢大廈的二樓，從辦公室的窗口望出去可以看到希芒河（ChemungRiver）。正是在這里，已故蘋(píng)果聯(lián)合創(chuàng)始人史蒂夫·喬布斯（SteveJobs）曾給53歲的魏文德帶來(lái)過(guò)一個(gè)看起來(lái)是不可能的任務(wù)：生產(chǎn)數(shù)百萬(wàn)平方英尺的超薄超強(qiáng)度玻璃，而那時(shí)這種玻璃根本就不存在。而且，喬布斯還要求魏文德在六個(gè)月時(shí)間里完成這項(xiàng)任務(wù)。他們兩人合作的故事——包括喬布斯嘗試訓(xùn)誡魏文德，讓他知道玻璃的原則，以及喬布斯堅(jiān)持認(rèn)為這種壯舉是可以實(shí)現(xiàn)的，諸如此類(lèi)——已經(jīng)廣為人知。但是，魏文德到底是如何圓滿地完成了這項(xiàng)任務(wù)并非很多人了解的事情。
魏文德在1983年加盟康寧，曾負(fù)責(zé)管理這家公司的電視和特種玻璃業(yè)務(wù)，隨后在2005年出任首席執(zhí)行官。如果你跟他討論有關(guān)玻璃的問(wèn)題，那么他會(huì)將其描述為一種具有異國(guó)情調(diào)的、美麗的東西——而且還是一種自身潛力才剛剛開(kāi)始被科學(xué)家解密的材料。他會(huì)滔滔不絕地講述玻璃固有的可觸摸性和真實(shí)性，只不過(guò)到最后會(huì)演變成討論有關(guān)無(wú)線電頻率透明度的問(wèn)題。“玻璃的設(shè)計(jì)價(jià)值中存在一種基本事實(shí)?！蔽何牡抡f(shuō)道，他手中拿著一個(gè)清澈透明的玻璃透鏡?！八拖袷且环N偶然拾得的天然藝術(shù)品；它能給人帶來(lái)很酷的觸感；它擁有十分光滑的表面。對(duì)于這種東西，你真正想要的會(huì)是它能活躍起來(lái)，那將是一種完美的產(chǎn)品?！?/span>
魏文德和喬布斯同樣都欣賞完美的設(shè)計(jì)，同樣都著迷于雕琢細(xì)節(jié)，也同樣都會(huì)被巨大的挑戰(zhàn)和偉大的想法所吸引。不過(guò)，喬布斯的管理風(fēng)格是獨(dú)斷專行的，而魏文德（跟康寧的許多前任首席執(zhí)行官一樣）則傾向于鼓勵(lì)某種程度上的反抗。“我自己與任何搞科研工作的科學(xué)家之間不存在任何隔閡?！彼f(shuō)道?！拔覀兡芤砸环N非常放松的方式在這些小型團(tuán)隊(duì)中共事——說(shuō)來(lái)放松，實(shí)際上仍是高度緊張的?！?/span>
事實(shí)上，雖然康寧是一家規(guī)模龐大的公司——擁有2.9萬(wàn)名的員工，2011年的營(yíng)收為79億美元——但仍舊擁有小公司的思考和行動(dòng)方式，這與其相對(duì)偏遠(yuǎn)的地理位置、在1%上下徘徊的年度人才流失率以及龐大的傳統(tǒng)制度有關(guān)。（斯圖基現(xiàn)在已是97歲高齡，但他和其他的傳奇性人物仍舊在蘇利文公園（SullivanPark）的康寧研發(fā)中心的會(huì)議室和實(shí)驗(yàn)室中徜徉。）“我們這里都是終身奉獻(xiàn)者?！蔽何牡挛⑿χf(shuō)道?！拔覀冋J(rèn)識(shí)彼此已有很長(zhǎng)時(shí)間。我們成功過(guò)許多次，也失敗過(guò)很多次。”
魏文德和喬布斯之間最初進(jìn)行的對(duì)話之一實(shí)際上與玻璃無(wú)關(guān)?？祵幍目茖W(xué)家正在研究顯微投影技術(shù)——具體的說(shuō)，是如何使用人造綠色激光的更好方法。這個(gè)想法的內(nèi)容是，人們不會(huì)想要盯著手機(jī)的小小屏幕來(lái)看電影和電視劇，而投影看起來(lái)是一種自然而然的解決方案。但當(dāng)魏文德與喬布斯說(shuō)起這個(gè)想法時(shí)，后者斥之為愚蠢的念頭。但喬布斯當(dāng)時(shí)指出，他確實(shí)正致力于開(kāi)發(fā)某種更好的東西——那是一種整個(gè)表面都是顯示屏的設(shè)備。后來(lái)，這種設(shè)備被命名為iPhone。
喬布斯可能曾對(duì)綠色激光不屑一顧，但對(duì)康寧來(lái)說(shuō)，這種激光代表著定義這家公司的創(chuàng)新類(lèi)型。對(duì)于康寧來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)的尊嚴(yán)是不可侵犯的，以至于該公司通常都會(huì)將10%的營(yíng)收投入到研發(fā)領(lǐng)域中去。當(dāng)電信行業(yè)泡沫在2000年破裂時(shí)，一落千丈的光光纖價(jià)格導(dǎo)致康寧股價(jià)從100美元直落至2002年的1.50美元，但當(dāng)時(shí)這家公司的首席執(zhí)行官打消了科學(xué)家的疑慮，稱康寧不僅仍要進(jìn)行研究工作，而且研發(fā)還將是這家公司重拾繁榮景象的道路。
“在以技術(shù)為基礎(chǔ)的公司中，康寧是非常少見(jiàn)的能將徹底改造自身作為常態(tài)的公司之一?！惫鸫髮W(xué)商學(xué)院的教授麗貝卡·亨德森（RebeccaHenderson）說(shuō)道，她曾研究過(guò)康寧的創(chuàng)新史?！爸锥须y?！笨祵幠苋〉贸晒Φ脑蛑痪驮谟?，這家公司不僅擁有開(kāi)發(fā)新技術(shù)的能力，而且還能找出利用新技術(shù)來(lái)進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)的方法。不過(guò)，即使康寧在這兩個(gè)方面都能取得成功，制造商也經(jīng)常都需要數(shù)十年時(shí)間來(lái)為康寧的創(chuàng)新技術(shù)找到一個(gè)合適的——而且還必須擁有夠高的盈利能力——市場(chǎng)。正如亨德森所指出的那樣，康寧的創(chuàng)新活動(dòng)在很大程度上與其接受失敗的想法，然后將其應(yīng)用于其他地方的意愿和能力有關(guān)。[!--empirenews.page--]
玻璃本質(zhì)上是極細(xì)粉末的混合物，如石灰?guī)r、沙子和硼酸鈉等
讓Chemcor樣本重見(jiàn)天日的想法是在2005年突然迸發(fā)出來(lái)的，當(dāng)時(shí)蘋(píng)果甚至還沒(méi)有進(jìn)入手機(jī)領(lǐng)域。在這個(gè)想法出現(xiàn)以前不久，摩托羅拉發(fā)布了RazrV3，這是一款翻蓋手機(jī)，其特點(diǎn)是使用玻璃顯示屏取代了傳統(tǒng)上的高強(qiáng)度塑料?？祵幗M建了一支不大的團(tuán)隊(duì)，負(fù)責(zé)研究類(lèi)似于0317的玻璃是否能被重新啟用，應(yīng)用于手機(jī)和手表等產(chǎn)品。老的Chemcor樣本有4毫米那么厚，但或許可能變薄一些。在進(jìn)行了一些市場(chǎng)研究活動(dòng)以后，公司高管認(rèn)為，這種特種產(chǎn)品能給康寧帶來(lái)少量利潤(rùn)。這個(gè)項(xiàng)目的代號(hào)名是“GorillaGlass”（大猩猩玻璃）。到喬布斯在2007年2月份打電話來(lái)的時(shí)候，這種初步的產(chǎn)品還沒(méi)有得到很大的發(fā)展。當(dāng)時(shí)蘋(píng)果突然要求康寧大量生產(chǎn)1.3毫米厚的化學(xué)鋼化玻璃——這是以前從來(lái)都沒(méi)有被創(chuàng)造出來(lái)的東西，更不用說(shuō)是生產(chǎn)了。從未進(jìn)行過(guò)大規(guī)模生產(chǎn)的Chemcor是否能與某種流程“嫁接”到一起，從而創(chuàng)造出這種規(guī)?；纳a(chǎn)能？為汽車(chē)擋風(fēng)玻璃量身定做的玻璃是否能在變得超薄的同時(shí)還能保持強(qiáng)度呢？化學(xué)鋼化工藝是否能有效地應(yīng)用于這樣的一種玻璃呢？沒(méi)人知道答案。所以對(duì)魏文德來(lái)說(shuō)，當(dāng)時(shí)他作出的決定是任何一位傾向于采取冒險(xiǎn)活動(dòng)的首席執(zhí)行官都會(huì)去做的事情。他答應(yīng)了蘋(píng)果的要求。
玻璃是一種經(jīng)常都會(huì)看到，以至于實(shí)際上已被人們熟視無(wú)睹的材料，但在實(shí)際上現(xiàn)代工業(yè)玻璃是極其復(fù)雜的一種東西。標(biāo)準(zhǔn)的鈉鈣玻璃用來(lái)生產(chǎn)瓶子和燈泡是很好的，但用于其他用途則會(huì)變得很糟糕，原因是這種玻璃破裂后會(huì)變成鋒利的碎片。派熱克斯（Pyrex）等硼硅酸鹽玻璃在耐熱方面可能表現(xiàn)優(yōu)異，但需要太多的能量才能熔化。而與此同時(shí)，僅有兩種方法能來(lái)大規(guī)模生產(chǎn)平板玻璃，分別是“熔融下拉”（fusiondraw）制程和“浮法玻璃”（floatglass）制程。玻璃公司所面臨的挑戰(zhàn)是將一種玻璃的成分構(gòu)成及其想要的特質(zhì)與工藝流程進(jìn)行匹配。設(shè)計(jì)公式是一個(gè)問(wèn)題，然后利用這個(gè)公式來(lái)生產(chǎn)一種產(chǎn)品則是第二個(gè)問(wèn)題。
康寧正在開(kāi)發(fā)新的彈性玻璃公式，這種玻璃將以卷軸的形式交貨
無(wú)論成分構(gòu)成如何，幾乎所有玻璃的的主要成分都是二氧化硅（也就是沙子）。由于二氧化硅的熔點(diǎn)（1720攝氏度）過(guò)高的緣故，必須使用氧化鈉等其他化學(xué)品來(lái)降低熔化溫度，從而使生產(chǎn)流程變得更加簡(jiǎn)單，同時(shí)降低生產(chǎn)成本。而在這些化學(xué)品中，有很多恰好能將玻璃與特定的屬性融合在一起，比如說(shuō)抗X射線、耐高溫或是可折射光線等。但問(wèn)題也隨之而來(lái)，那就是當(dāng)成分構(gòu)成改變時(shí)，哪怕是最微小的調(diào)整也會(huì)讓生產(chǎn)出來(lái)的玻璃變成一種完全不同的材料。舉例來(lái)說(shuō)，如果加入鋇和鑭等高密度元素，那么熔化溫度將會(huì)降低，但風(fēng)險(xiǎn)是可能會(huì)沉淀不均。此外，最大化玻璃的強(qiáng)度意味著，當(dāng)這種玻璃無(wú)法承受壓力時(shí)，其碎裂的效果也更有可能會(huì)十分猛烈。玻璃是一種由“權(quán)衡取舍”法則主導(dǎo)的材料，這也正是玻璃的成分構(gòu)成（尤其是那些經(jīng)過(guò)細(xì)微調(diào)整來(lái)適應(yīng)特定的生產(chǎn)流程的成分構(gòu)成）是受到嚴(yán)密保護(hù)的秘密的原因所在。在玻璃的生產(chǎn)過(guò)程中，最關(guān)鍵的步驟之一是冷卻。就標(biāo)準(zhǔn)玻璃的大規(guī)模生產(chǎn)而言，基本的原則是材料需要逐步地、均勻地冷卻，這樣做的目的是最小化內(nèi)應(yīng)力，否則玻璃就容易破裂。但鋼化玻璃的目標(biāo)是在材料內(nèi)層和外層之間提供更大應(yīng)力，這會(huì)讓玻璃變得更有強(qiáng)度：加熱一塊玻璃，直到其軟化為止，然后迅速冷卻或淬火其外層表面；外層會(huì)迅速收縮，而內(nèi)層則仍處于熔化狀態(tài)。在玻璃的中心冷卻時(shí)，內(nèi)層也會(huì)嘗試收縮，從而拉動(dòng)外層收縮；中心位置會(huì)形成一個(gè)張力地帶，而外層則被壓縮得更加緊密。如果鑿穿這種強(qiáng)化后的外部壓縮層，達(dá)到內(nèi)部的張力地帶，那么鋼化玻璃就會(huì)最終碎裂。但是，甚至就連熱回火工藝也同樣有其限制，玻璃被強(qiáng)化的量級(jí)要取決于玻璃本身在冷卻時(shí)的收縮程度，而大多數(shù)的成分構(gòu)成都只會(huì)適量收縮。[!--empirenews.page--]
壓縮與張力之間的相互作用能用所謂“魯珀特王子的玻璃滴”（PrinceRupert’sdrop，魯珀特是萊茵王子，據(jù)說(shuō)他喜歡用這種方式來(lái)惡作?。┑姆椒▉?lái)進(jìn)行最好的展示，也就是把熔化后的玻璃滴入冰水中，然后這些蝌蚪形狀的玻璃滴將會(huì)迅速冷卻和壓縮，其“頭部”將可承受數(shù)量龐大的“懲罰”，如連續(xù)的錘擊等。但與此同時(shí)，“尾部”的條狀玻璃則更脆弱一些；如果這一部分的條狀玻璃破裂，那么裂痕就會(huì)以每小時(shí)2000英里（約合3218千米）的速度在整個(gè)玻璃滴中迅速傳播開(kāi)來(lái)，從而產(chǎn)生猛烈的后果。在某些情況下，“魯珀特王子的玻璃滴”會(huì)發(fā)生爆炸，發(fā)出耀眼的光芒。
用來(lái)強(qiáng)化玻璃的化學(xué)鋼化方法是在二十世紀(jì)六十年代開(kāi)發(fā)出來(lái)的，通過(guò)所謂“離子交換”的方式來(lái)創(chuàng)造一個(gè)壓縮層?！按笮尚刹ＡА钡炔Ａ匿X硅酸鹽成分包括二氧化硅、鋁、鎂和納等元素，當(dāng)這種玻璃被放入加熱熔化后的鉀鹽中時(shí)，就會(huì)受熱擴(kuò)張。納和鉀在元素周期表中處于同一個(gè)縱列中，這意味著它們的行為是相似的。
來(lái)自于鉀鹽的熱量會(huì)提高鈉離子從玻璃中向外移動(dòng)的速度，類(lèi)似的鉀離子也會(huì)比較容易地游入，找到自己的位置。但是，由于鉀離子比鈉離子大的緣故，前者會(huì)更加緊密地?cái)D在這個(gè)空間中。在玻璃冷卻時(shí)，這些離子被擠在變得狹小的空間里，這樣一來(lái)玻璃表面的抗壓應(yīng)力層就形成了。與熱強(qiáng)化玻璃相比，化學(xué)鋼化玻璃擁有更強(qiáng)的表面壓縮度。
康寧工程師使用一系列設(shè)備來(lái)測(cè)試其產(chǎn)品的極限
到3月底的時(shí)候，康寧完成了自己的公式設(shè)計(jì)。但是，這家公司還需要生產(chǎn)出這種玻璃。發(fā)明一種新的制造工藝是不可能的，因?yàn)槟强赡苄枰獛啄陼r(shí)間。為了在蘋(píng)果給出的最后期限以前完成這項(xiàng)工作，康寧的兩名成分構(gòu)成科學(xué)家亞當(dāng)·埃里森（AdamEllison）和馬特·德吉內(nèi)卡（MattDejneka）接到了一項(xiàng)任務(wù)，內(nèi)容是找出如何改造公司已在使用的一種工藝，并對(duì)其進(jìn)行故障排解。他們需要找出一種適合的工藝，能讓康寧在短短幾個(gè)星期時(shí)間里生產(chǎn)出大量超薄的玻璃。當(dāng)時(shí)實(shí)際上僅有一種選擇，那就是“熔融下拉”制程。在這種制程中，熔化后的玻璃會(huì)從一個(gè)水箱被倒入一條被稱為“隔熱管”（isopipe）的耐火槽中，從這條耐火槽的兩邊外溢，然后在隔熱管的下方重新匯聚，由滾動(dòng)按照規(guī)定的速度“下拉”，從而形成連續(xù)不斷的玻璃薄片；下拉的速度越快，那么玻璃也就會(huì)越薄。
康寧旗下一家擁有“熔融下拉”工藝的美國(guó)工廠位于肯塔基州的哈羅斯伯格（Harrodsburg）。在2007年初，這家公司7個(gè)15英尺（約合4.6米）高的水箱都裝得滿滿當(dāng)當(dāng)，每個(gè)水箱每小時(shí)都會(huì)生產(chǎn)出1000磅（約合456千克）以上用于電視面板的LCD玻璃，只需一個(gè)水箱就能滿足蘋(píng)果最初的要求。但首先要做的是，老Chemcor的成分構(gòu)成必須重新進(jìn)行公式設(shè)計(jì)。這種玻璃不僅需要1.3毫米的厚度，而且還必須擁有更好的視覺(jué)特性，比如說(shuō)能用作公用電話亭的窗格玻璃等。埃里森和他領(lǐng)導(dǎo)下的團(tuán)隊(duì)有6個(gè)星期時(shí)間來(lái)重新設(shè)計(jì)公式。為了能與“熔融下拉”制程兼容，這種玻璃還需在相當(dāng)?shù)偷臏囟认聯(lián)碛刑貏e的延展性，就像是口香糖那樣。問(wèn)題在于，無(wú)論你做什么事情來(lái)提高玻璃的膠黏性，都會(huì)傾向于讓其變得更加難以熔化。這些成分構(gòu)成科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，通過(guò)同時(shí)改變成分構(gòu)成的7種單個(gè)部分的方式——包括改變幾種氧化物的水平和加入一種新的秘密成分等——他們可以提高玻璃的粘性，同時(shí)還能生產(chǎn)出一種具有較高抗壓應(yīng)力和離子交換速度更快的玻璃。水箱在2007年5月份正式啟動(dòng)，到6月份已經(jīng)可以生產(chǎn)出足以覆蓋7個(gè)足球場(chǎng)的“大猩猩玻璃”。
[!--empirenews.page--]在短短5年時(shí)間里，“大猩猩玻璃”已經(jīng)從一種材料變成了一種美學(xué)——那是一種無(wú)縫的分割，能將我們物理上的自我與口袋中所攜帶的數(shù)字化身區(qū)分開(kāi)來(lái)。我們觸摸設(shè)備的外層，我們的身體會(huì)讓顯示屏下面的一個(gè)電極與其“鄰居”之間的電路成為閉合的，從而將動(dòng)作轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)。現(xiàn)在這種玻璃已經(jīng)用于全球范圍內(nèi)的750多種產(chǎn)品和33個(gè)品牌，包括筆記本電腦、平板電腦、智能手機(jī)和電視等。如果你曾觸摸、滑動(dòng)或愛(ài)撫一種電子設(shè)備，那么就很有可能曾與“大猩猩玻璃”親密接觸過(guò)。
康寧來(lái)自于這種玻璃的營(yíng)收已經(jīng)從2007年的2000萬(wàn)美元大幅增長(zhǎng)至2011年的7億美元。除了觸摸屏以外，這種玻璃還有其他的用途。在今年召開(kāi)的倫敦設(shè)計(jì)節(jié)上，EckersleyO’Callaghan——負(fù)責(zé)蘋(píng)果某些最具標(biāo)志性的專賣(mài)店進(jìn)行設(shè)計(jì)的公司——發(fā)布了一種類(lèi)似于蛇紋石的玻璃雕塑，完全由“大猩猩玻璃”制成。這種玻璃甚至有可能再次變成擋風(fēng)玻璃：康寧正在展開(kāi)相關(guān)談判，可能會(huì)將這種玻璃安裝在未來(lái)的跑車(chē)車(chē)型上。
在今天，兩條黃色的機(jī)械臂會(huì)抓起5英尺（約合1.52米）見(jiàn)方的“大猩猩玻璃”面板，將其放在木箱里。這些木箱會(huì)從哈羅斯伯格通過(guò)卡車(chē)運(yùn)輸?shù)姆绞竭\(yùn)送到路易斯維爾（Louisville），然后裝載到一輛西行的火車(chē)上；在達(dá)到西海岸以后，這些玻璃會(huì)被裝載到貨船上，運(yùn)向康寧旗下位于中國(guó)的一家“最后修整”工廠，在那里這些玻璃會(huì)在裝滿熔化鉀的器具中“洗澡”，然后被切割成可被觸摸的長(zhǎng)方形。
當(dāng)然，雖然這種玻璃擁有那么多魔力般的屬性，但如果迅速瀏覽互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中發(fā)生的事件，那么就會(huì)發(fā)現(xiàn)“大猩猩玻璃”經(jīng)常都會(huì)失敗，而且有些時(shí)候這種失敗非常引人注目。當(dāng)手機(jī)掉到地上時(shí)，這種玻璃會(huì)破裂開(kāi)來(lái)；在被彎折的時(shí)候，這種玻璃會(huì)出現(xiàn)蜘蛛紋；如果有人坐在這種玻璃上，那么也會(huì)壓出裂縫?！按笮尚刹ＡА碑吘挂彩遣ＡВ@也正是康寧的一個(gè)團(tuán)隊(duì)為何要花時(shí)間對(duì)其進(jìn)行改良的原因所在。
“我們將這個(gè)稱為‘挪威之錘’。”“大猩猩玻璃”家族所有新玻璃開(kāi)發(fā)工作的負(fù)責(zé)人杰明·艾敏（JayminAmin）說(shuō)道，他從一個(gè)木箱中拉出了一個(gè)金屬圓筒，這個(gè)工具被飛機(jī)工程師廣泛用于測(cè)試飛機(jī)鋁制機(jī)身的強(qiáng)度。但艾敏對(duì)這種工具的使用方式則是，他將這種裝有彈簧的沖擊錘體向后拉，然后再放手，從而釋放出2焦耳的力量，對(duì)一塊1毫米后的玻璃進(jìn)行打擊，這種力量足以在一塊木頭上打出一個(gè)凹痕，但這塊玻璃卻毫發(fā)無(wú)損。
“大猩猩玻璃”的成功對(duì)康寧來(lái)說(shuō)代表著某種獨(dú)特的挑戰(zhàn)，這是這家公司首次面臨著如此迅速的迭代需求：每次有新版本的玻璃發(fā)布時(shí)，這種玻璃在特定領(lǐng)域中的表現(xiàn)都需要受到監(jiān)控，目的是確保其可靠性和穩(wěn)健性。為了做到這一點(diǎn)，艾敏及其領(lǐng)導(dǎo)下的團(tuán)隊(duì)搜集了數(shù)以百計(jì)的已破裂“大猩猩玻璃”手機(jī)?！皫缀跛械钠屏眩瑹o(wú)論是大是小，都是從一個(gè)點(diǎn)開(kāi)始的?！笨祵幍母呒?jí)研究科學(xué)家凱文·雷曼（KevinReiman）說(shuō)道，他指向一部HTCWildfire手機(jī)的一塊幾乎看不到的芯片。他的面前擺著許多顯示屏破裂的手機(jī)，這部HTC手機(jī)是其中之一。一旦能找到那個(gè)點(diǎn)，那么就能開(kāi)始對(duì)裂縫進(jìn)行測(cè)量，從而了解張力是如何作用到玻璃上的；如果能復(fù)制一次破裂的過(guò)程，那么就能研究出破裂是如何傳播的，并設(shè)法防止破裂的發(fā)生，無(wú)論是通過(guò)改變成分結(jié)構(gòu)改變的方式，還是通過(guò)化學(xué)強(qiáng)化的方式。
在這種信息的“武裝”下，艾敏的團(tuán)隊(duì)致力于一次又一次地重新創(chuàng)造精確的破裂過(guò)程，他們使用杠桿式壓力機(jī)、滴落試驗(yàn)器、自由引力球體墜落以及多種工業(yè)彎折設(shè)備來(lái)進(jìn)行這種測(cè)試，甚至還動(dòng)用了一個(gè)高速攝像機(jī)，能以每秒鐘100萬(wàn)幀的速度來(lái)研究曲折和裂紋是如何傳播的。
所有這種毀壞和有控制的故意破壞的實(shí)驗(yàn)終于取得了成效。與最初版本的“大猩猩玻璃”相比，“大猩猩玻璃2”的強(qiáng)度提高了20%，而第三個(gè)版本則將在明年初面世?？祵幍某煞謽?gòu)成科學(xué)家將抗壓應(yīng)力推升到了極限，從而完成了這項(xiàng)任務(wù)——對(duì)于第一個(gè)版本的“大猩猩玻璃”，他們是相對(duì)保守的——與此同時(shí)，科學(xué)家們還設(shè)法避免了爆炸性破裂的可能性。不過(guò)，這種玻璃仍舊是一種相對(duì)易碎的材料。雖然這種脆弱的材料在受到壓力時(shí)傾向于十分強(qiáng)硬，但在面臨張力時(shí)卻會(huì)變得非常脆弱：如果你彎折這種玻璃，那么就可能導(dǎo)致其破裂。對(duì)“大猩猩玻璃”來(lái)說(shuō)，關(guān)鍵的問(wèn)題在于壓縮層會(huì)讓裂紋不會(huì)傳播到材料的其他部分，從而避免張力作用于這種玻璃時(shí)不會(huì)發(fā)生災(zāi)難性的后果。手機(jī)掉到地上一次，顯示屏可能不會(huì)破裂，但有可能已經(jīng)對(duì)其造成了足夠的損害，使其無(wú)法抗拒以后承受的力量；在這種情況下，如果手機(jī)第二次掉到地上，即使并非那么嚴(yán)重，對(duì)顯示屏來(lái)說(shuō)也可能會(huì)是致命的。對(duì)于一種一切都與“權(quán)衡取舍”法則有關(guān)的材料來(lái)說(shuō)，這是一種無(wú)可避免的后果。[!--empirenews.page--]
現(xiàn)在讓我們回到康寧的哈羅斯伯格工廠看一看。一名身穿黑色“大猩猩玻璃”T恤衫的男子正在引導(dǎo)一張100微米厚（大約相當(dāng)于鋁箔紙的厚度）的玻璃薄片通過(guò)一系列的滾筒。這臺(tái)機(jī)器看起來(lái)就像是一部印刷機(jī)，而從這臺(tái)機(jī)器中蜿蜒而出的玻璃就像是巨大的、微微發(fā)光的透明紙。這種超薄的、可卷動(dòng)的材料被稱為Willow。與“大猩猩玻璃”不同的是，Willow更像是“雨衣”，而“大猩猩玻璃”則被用作“裝甲”。Willow分量很輕，也很耐用，擁有很大的潛力?？祵幍脑O(shè)想是，這種玻璃將可促進(jìn)有彈性的智能手機(jī)設(shè)計(jì)和超薄的、可卷動(dòng)的OLED顯示屏。對(duì)電力公司來(lái)說(shuō)，也能使用Willow生產(chǎn)柔韌的太陽(yáng)能電池。康寧甚至還構(gòu)想了一種擁有玻璃頁(yè)面的電子書(shū)。
到最后，Willow將以龐大的卷軸的形式交貨————前提是，要有人下單購(gòu)買(mǎi)這種玻璃——每個(gè)“卷軸”都最多有500英尺（約合152米）那么長(zhǎng)。就現(xiàn)在而言，成卷的Willow玻璃還靜靜地躺在哈羅斯伯格工廠的地面上；它是一種解決方案，正等待著合適的問(wèn)題的降臨。
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