1. oldal

Don Stookey biztos volt benne, hogy valamit nagyon elszúrt. 1952 egy verőfényes napján a Corning Glass Works vegyésze egy fotoszenzitív üvegmintát helyezett a kemencébe, majd 600 ˚C-ra állította annak hőmérsékletét, egy hibás szabályozónak köszönhetően azonban a folyamat egy pontján 900 fokig hevült a rendszer. Stookey egy darab összeolvadt üvegre és egy tönkretett kemencére számítva nyitotta ki az ajtót, ehelyett azonban egy tejfehér lítium-szilikát lap fogadta. Amikor megpróbálta kiemelni, az kicsúszott a fogóból, ám ahelyett, hogy összetört volna, rugalmasan pattogni kezdett.

Az amerikai feltalálók dicsőségcsarnokának későbbi tagja ekkor még nem sejtette, hogy ezzel a félresikerült kísérlettel megalkotta az első szintetikus üvegkerámiát, amelyet a Corning később Pyroceram néven hozott forgalomba. Az alumíniumnál könnyebb, acélnál keményebb és a hagyományos üvegnél sokkalta erősebb anyag hamar elterjedté vált a rakétagyártástól kezdve a laborokig számos területen. És mivel mikrohullámú sütőben is használhatónak bizonyult, 1959-ben a cég Corningware néven piacra dobta az első „űrkorszaki” edénycsaládot is, amely ebből a kerámiából készült.

Az új anyag megalapozta a Corning sikereit, és a cég Project Muscle (Izom-projekt) néven rövidesen önálló kutatási programba fogott annak felderítésére, hogyan lehetne tovább erősíteni az üvegek anyagát. Az újabb áttörés akkor következett be, amikor a kutatók egy újfajta edzési eljárással, a forró káliumsó-fürdő alkalmazásával kísérletezgettek. Rájöttek, hogy ha az üvegkeverékhez alumínium-oxidot adnak hozzá a kezelés előtt, a végeredmény még erősebb és tartósabb lesz. A 0317-es kóddal jelzett anyag addig példátlan mértékben hajlítható volt, és 8000 kg/cm2-es nyomást bírt ki a normál üveg 500 kg/négyzetcentijével szemben. A Croning 1962-ben Chemcor néven kezdte forgalmazni az újfajta üveget, és az volt az elképzelés, hogy például telefonfülkék, börtönablakok vagy szemüvegek alapanyagaként használják majd.

A Corning tehát megcsinált egy drága fejlesztést, amely aztán senkinek sem kellett. Az sem sokat lendített a helyzeten, hogy a töréstesztek során kiderült: a Chemcorból készült szélvédő ugyan valóban kiválóan bírja az ütközéseket, az utasok koponyájának éppségben való megőrzéséhez azonban nem feltétlenül jó ötlet az anyag autókban történő használata. Miután az autógyártók is kiestek a potenciális érdeklődők köréből, a Project Muscle 1971-ben felfüggesztésre került, a Chemcor pedig félig-meddig a feledés homályába veszve várta, hogy végre felbukkanjon az a probléma, amelyre majd megoldást jelenthet.

A Corning későbbi sikereit sokan abban látják, hogy a következő évtizedekben, egyre növekedve is meg tudták őrizni a kis cégként való működés előnyeit. A 2011-ben 29 ezer alkalmazottal és 7,9 milliárd dolláros bevétellel rendelkező vállalat vezérigazgatói tisztét 2005 óta betöltő Wendell Weeks így fogalmazott ezzel kapcsolatban: „Mindannyian régóta ismerjük egymást, és közösen tapasztaltuk meg a nagy sikereket és a legnagyobb kudarcokat is. ” Weeks 1983-ban kezdett a cégnél, és elsősorban a tévékészülékek és a különleges üvegek piacát felügyelte.

Amikor Steve Jobs megkereste a céget, első Weeks-szel való beszélgetésének semmi köze nem volt az üvegekhez. A Corning kutatói akkoriban főként mikroprojekciós technológiákkal foglalkoztak, ezen belül pedig a szintetikus zöld lézerek jobb felhasználását próbálták kidolgozni. Az alapgondolat az volt, hogy a mobiltelefon aprócska képernyőjén az emberek nem fognak filmeket vagy sorozatokat nézni, a kivetítés viszont ideális megoldást lehetne a problémára. Amikor Weeks erről az ötletről beszélt Jobsnak, az Apple vezére hülyeségnek titulálta a tervet, és megemlítette, hogy egy ennél sokkal jobb projekten dolgoznak: egy olyan készüléken, amelynek az egész elülső felülete egyetlen, nagy kijelző lesz. A terméket később iPhone néven ismerte meg a világ.

A zöld lézerek projektje, bár nem lett belőle semmi, tipikus példája volt a Corningot olyannyira jellemző innováció kedvéért történő innovációnak. A fejlesztés, a kutatás, a kísérletezés olyan fontos szerepet játszott és játszik ma is a cég életében, hogy bevett gyakorlatként a mindenkori éves bevétel tíz százalékát kutatás-fejlesztésbe fektetik, akár jó, akár rossz évet zártak. Amikor a technológiai buborék 2000-es kipukkanását követően a cég részvényeinek ára másfél év alatt 100 dolláról másfél dollárra esett vissza, a vezetőség biztosította a kutatórészleget, hogy a Corning továbbra is nagy hangsúlyt fektet a fejlesztésre, annál is inkább, mert meggyőződésük, hogy ez lesz a kiút a válságból. 

2. oldal

Az utóbbi évtizedekben csak néhány olyan technológiai cég akadt, amely képes volt újra és újra sikeresen megcsinálni magát, a Corning pedig ezen kevesek egyike, mondja Rebecca Henderson, a Harvard üzleti professzora. „Ezt könnyű mondani, de nagyon nehéz ténylegesen megvalósítani.” A siker egyik nagyon fontos eleme, hogy nemcsak új technológiákat találnak ki, hanem azt is kidolgozzák, hogyan lehet az új dolgokat nagy mennyiségben legyártani. A másik fontos faktorról pedig már részben volt szó: a Corning hajlandó akár évtizedeket is várni arra, hogy egy-egy fejlesztésüknek felhasználási piaca teremtődjön, és képesek az elsőre félresikerültnek tűnő ötletekből nagy dolgokat kreálni.

A Chemcor-minták elővételének ötlete valójában már az Apple jelntkezése előtt, 2005-ben felmerült. A Motorola előtte nem sokkal dobta piacra a Razr V3-at, egy kinyitható telefont, amelynek kijelzője a megszokott műanyag helyett üvegből készült. A Croning egy kisebb kutatócsoportot bízott meg azzal, hogy derítsék ki, a 0317-eshez hasonló üveg alkalmas lehet-e arra, hogy mobiltelefonokban és órákban használják. Az eredeti Chemcor-minták 4 milliméter vastagságúak voltak, de megvolt a remény, hogy talán vékonyabb változatban is elkészíthető az anyag. Némi piaci tapogatózás után az is kiderült, hogy nagyon is lenne igény a Chemcorhoz hasonló tulajdonságokkal rendelkező, ultravékony üvegekre. A projekt a Gorilla Glass (Gorilla üveg) nevet kapta.

Amikor Steve Jobs 2007 februárjában telefonált, nem nulláról indult tehát a munka, de igazán sokat nem haladtak előre az előző két év során. Az Apple viszont közölte, hogy fél éven belül nagy mennyiségű, 1,3 milliméter vastag, vegyileg edzett üvegre lenne szüksége ‒ valami olyanra tehát, amelyet egészen addig még soha senki nem próbált megcsinálni, nemhogy tömegével gyártani tudott volna. A Chemcort az érdeklődés hiánya miatt sosem kellett nagyobb mennyiségben előállítani, így erre nem is léteztek a megfelelő módszerek. Senki sem tudta, hogy egy szélvédő (vagy ablaküveg) vastagságúra tervezett anyag hogyan fog viselkedni, ha sokkal vékonyabb formában állítják elő. A kutatóknak fogalmuk sem volt arról, hogy a vegyi edzés működőképes-e egyáltalán ultravékony üvegek esetében. Weeks tehát azt tette, amit egy kockázatvállalásra hajlandó és a fejlesztőrészlegben bízó vállalatvezető tesz ilyen helyzetekben: igent mondott az Apple megrendelésre.

A modern üveggyártás még napjainkban is elképesztően összetett procedúra. A kalcium-nátrium üveg jó alapanyag öblös üvegek vagy villanykörték gyártására, de másra nem nagyon alkalmas, mert könnyen törik, és nagyon éles szilánkokra esik szét. A bórszilikát üveg jól bírja a hőt, de nagyon nagy energiák kellenek a megolvasztásához. Síküveget nagy mennyiségben jelenleg két módon lehet gyártani, húzással vagy úsztatással, ez utóbbi során az olvadt üveget a kazánból egy sekély ónfürdőbe öntik, az ennek tetején úszó üvegalapanyag pedig kiterjed és egyenletes felületű lesz. Az üveggyártás legnagyobb kihívása, hogy nem elég megtalálni a megrendelő kívánalmainak megfelelő formulát, azt is ki kell találni, hogyan lehet azt nagy mennyiségben legyártani.

Pontos összetételétől függetlenül a legtöbb üveg legfontosabb alkotóeleme a szilícium-dioxid, azaz a kova. Magas olvadáspontját (1720 ˚C körül) úgy csökkentik, hogy más anyagokat, például nátrium-oxidot kevernek bele, így könnyebb megmunkálni, és olcsóbb a gyártás. A keverékbe kerülő anyagok aztán egyes specifikus tulajdonságokkal is felruházhatják a végtermékül kapott üveget: védhetnek a sugárzás ellen, hőállóvá vagy éppen színessé tehetik az anyagot. A problémát az okozza, hogy egy-egy új összetevő hozzáadása drasztikusan megváltozhatja a keverék minőségét. Ha például bárium vagy lantán kerül az anyagba, az olvadáspont jeletősen lecsökken ugyan, de nagyon nehéz lesz belőle homogén végeredményt létrehozni. Minél edzettebbre csinálják az üveget a fizikai behatásokkal szemben, várhatóan annál hevesebben reagál majd, amikor mégis eltörik. Az üveggyártást a kőkemény kompromisszumok uralják, ezért van az is, hogy ha végre sikerül megtalálni egy specifikus célra a tökéletes összetételű keveréket, annak titkát a fejlesztők féltve őrzik.

 

Az üvegkészítés egyik kulcsfontosságú momentuma a hűtés. A hagyományos üvegek gyártása során a fokozatos és egyenletes hűtés biztosítja, hogy az anyag minél feszültségmentesebb legyen, így csökkentve a repedések kialakulásának kockázatát. Az edzett üvegekben viszont direkt feszültséget hoznak létre a belső és a külső anyagrétegek között, és ironikus módon pontosan ettől lesznek erősebbek.

A dolog a következőképpen működik: egy üveglapot olvadásig hevítenek, majd a külső részét hirtelen lehűtik. Kívülről tehát megszilárdul és összehúzódik, a belseje pedig az üveg rossz hővezető-képessége miatt olvadt marad. Ahogy a belső részek lassan hűlnek, próbálnak összébbhúzódni, és közben húzóerőt fejtenek ki a külső héjra, amitől annak anyagrészecskéi még szorosabban összetömörülnek. Az üveg felületi rétegében tehát nyomási feszültség van, amely egyre mélyebbre érve csökken, az anyag közepén pedig húzófeszültséggé alakul át. Az ilyen hőedzett üvegek akkor törnek össze, ha megsérül a külső réteg, és a repedés eléri a belső feszültségi zónát. A hőkezelésnek azonban megvannak a maga határai, amelyek elsődlegesen a keverék összetételétől függnek, vagyis attól, hogy hűlés közben mennyire hajlamos összehúzódni az anyag. Ez pedig a legtöbb keverék esetében eléggé limitált.

A nyomó- és húzófeszültségek fent leírt érdekes összjátékát úgynevezett bolognai cseppekkel (lásd a fenti videót) szokták demonstrálni. Ilyenkor forró üveget csepegtetnek jéghideg vízbe. A keletkező csepp alakú üvegdarabok feje rendkívül ellenálló a mechanikai behatásokkal szemben, még a kalapáccsal való ütéseket is kibírja. A csepp farkán azonban jóval vékonyabb rétegekkel találkozunk, így ha ezt megsértjük, a keletkező repedés 2 km/s sebességgel száguld végig az üvegdarabon, aprócska méretéhez képest óriási robbanás kíséretében engedve szabadjára a belső rétegekben felhalmozódott nyomást. 

 

3. oldal

Az üveg vegyi edzése során szintén nyomási feszültség keletkezik a külső rétegekben, de egy ioncserének nevezett folyamat révén. Az Gorilla Glasshoz hasonló aluminoszilikát keverékek szilícium-dioxidból, alumíniumból, magnéziumból és nátriumból tevődnek össze. Amikor az üveget forró káliumsó-fürdőbe mártják, az felhevül és kitágul. A nátrium és a kálium is alkálifém, egymás fölött helyezkednek el a periódusos rendszerben, így nagyon hasonló tulajdonságokkal bírnak. A fürdő hőmérséklete elősegíti a nátriumionok elvándorlását az üveg anyagából, a helyükre pedig hozzájuk nagyon hasonló kálumionok épülnek be. Ez utóbbiak azonban nagyobbak a nátriumnál, így az üveg külső részein sokkal szorosabbá válik az atomok elhelyezkedése. Ahogy az anyag hűlni kezd, még inkább összetömörülnek, és nyomási feszültség alakul ki a külső rétegben. A vegyi úton történő edzés előnye, hogy egyrészt nagyobb feszültséget, és így akár négyszer olyan erős üveget eredményez, mint ami hőkezeléssel elérhető, másrészt ez utóbbival ellentétben bármilyen vastagságú vagy formájú üveg esetében alkalmazható.

Visszatérve történtünkhöz, március végére a Corning kutatói már majdnem készen voltak a kívánt tulajdonságokkal rendelkező keverék összetételének kidolgozásával, ugyanakkor a gyártási módszerrel komoly gondjaik akadtak. Új metódus kidolgozásáról szó sem lehetett, hiszen az ilyesmi évekbe telik, valami meglévő procedúrát kellett tehát felhasználni. Adam Ellison és Matt Dejneka kutatókat bízták meg eme nemes feladat végrehajtásával.

Igazándiból egyetlen lehetőség kínálkozott: a húzási eljárás. Ennek során az olvadt üveget egy vályúba öntik, amelynek mindkét hosszanti oldalán túlcsordul az anyag. A kétoldalt lefolyó üveg a tartály alatt egyesül, ahol az immár kicsit lehűlt és alakíthatóbb anyagot egy hengersorra engedik, amely folytonos szalagot képez az üvegből. Minél gyorsabb az üvegszalagra kifejtett húzás sebessége, annál vékonyabb lesz a végeredmény.

A gyártási módszer tehát adott volt, így ehhez igazodtak az anyag összetételével is. A régi Chemcor-formulát úgy kellett módosítani, hogy abból 1,3 milliméter vastag, kedvezőbb vizuális tulajdonságokkal rendelkező üveg készülhessen, amely alacsony hőmérsékleten is nagyon jól nyúlik, hogy kompatibilis legyen a húzási technológiával. Végül lecseréltek néhány alapösszetevőt, megváltozatatták néhány adalék arányát, és kész is volt a feltételeknek megfelelő keverék. (A pontos összetétel természetesen féltve őrzött szakmai titok.) A gyártás 2007 májusában indult be, és júniusra hét focipályányi Gorilla Glass készült el.

Napjainkra több mint 750 termék és 33 márka kihagyhatatlan része a kezdetleges fázisból gyakorlatilag pár hónap alatt összedobott anyag. A Corning éves bevétele a 2007-es 20 millióról 2011-re több mint 7 milliárd dollárra emelkedett a fejlesztésnek köszönhetően. És az alkalmazási lehetőségek úgy tűnik, hogy nem állnak meg az érintőképernyők piacán: elképzelhető például, hogy végül szélvédőként is talákozhatunk az anyaggal, a Corning jelenleg is tárgyal ennek lehetőségéről.

A cég harrodsburgi gyárában másfél méter élhosszúságú négyzetes panalekre darabolják az üveget, majd gondosan becsomagolva Kínába szállítják, ahol elvégzik a végső simításokat. Itt darabolják fel a megrendelő által meghatározott méretű darabokra, amelyek végül pedig káliumsó-fürdőt vesznek.

Minden varázslatos tulajdonsága ellenére azonban nem szabad figyelmen kívül hagyni, hogy a Gorilla Glass üvegből van, és mint ilyen, időnként eltörik. A Corning egyik fejlesztőcsapata azon munkálkodik, hogy ez minél nehezebben történhessen meg. Ennek érdekében napjaik nagy részét azzal töltik, hogy különféle szerszámokkal püfölik az üveget, illetve megvizsgálják a felhasználók által tönkretett darabokat. Azt igyekeznek megállapítani, hogy milyen irányú erőkkel nem bírt az anyag, és ha rátalálnak egy gyenge pontra, azon az összetétel vagy a vegyi edzés módosítása révén próbálnak erősíteni.

A kontrollált pusztítás kifizetődőnek bizonyul: a Gorilla Glass első verziójához képest a második változat már 20 százalékkal erősebb, az ennél is jobbnak ígért harmadik generáció pedig a jövő év elejére várható.

A harrodsburgi gyárban azonban nem csak a Gorilla Glass minőségét tökéletesítgetik: gyártósoron van már a Corning legújabb fejlesztése, a Willow Glassnak nevezett, mindössze 100 mikrométer vastagságú, hajlékony üveg is. Míg a Gorilla páncélként szolgál, a Willow inkább olyan, mint egy esőkabát. Tartós, könnyű, és rengeteg benne a lehetőség. A Corning mérnökei flexibilis okostelefonokat és napelemeket, felcsavarható OLED-kijelzőket, lapozható e-könyveket látnak lelki szemeik előtt. Előbb-utóbb befut az első megrendelés, és a 150 méter hosszú Willow Glass-szalagokből álló tekercsek útra kelhetnek. Addig pedig a Corning gyárának raktárában várják, hogy megszülessen az a probléma, amelyre ők jelentik a megoldást.