フィリップ・ノボトニー 最初の iPhone の発売直前に、スティーブ ジョブズは従業員に電話し、数週間後に使用していたプロトタイプについた傷の多さに激怒しました。標準的なガラスを使用できないことは明らかだったので、ジョブズはガラス会社コーニングと提携しました。しかし、その歴史は前世紀にまで遡ります。
すべては失敗した一つの実験から始まりました。 1952 年のある日、コーニング グラス ワークスの化学者、ドン ストゥーキーは感光性ガラスのサンプルをテストし、600°C の炉に入れました。しかし、テスト中にレギュレーターの 900 つにエラーが発生し、温度が XNUMX °C まで上昇しました。ストゥーキーは、この間違いの後、溶けたガラスの塊と破壊された炉が見つかると予想していました。しかし、代わりに、サンプルが乳白色の板状になっていることに気づきました。彼が彼女を掴もうとしたとき、ハサミが滑って地面に落ちた。地面に砕けるどころか、跳ね返った。
ドン・ストゥーキーは当時そのことを知りませんでしたが、彼はちょうど最初の合成ガラスセラミックを発明したばかりでした。コーニング社は後にこの材料をパイロセラムと名付けました。アルミニウムよりも軽く、高炭素鋼よりも硬く、通常のソーダ石灰ガラスよりも何倍も強いこのガラスは、弾道ミサイルから化学実験室に至るまで、あらゆる用途ですぐに使用されるようになりました。電子レンジでも使用され、1959 年にはパイロセラムが CorningWare 調理器具の形で家庭に普及しました。
この新素材はコーニングにとって大きな経済的恩恵となり、ガラスを強化する別の方法を見つける大規模な研究活動であるプロジェクト マッスルの立ち上げを可能にしました。研究者らがガラスをカリウム塩の熱い溶液に浸漬して強化する方法を思いついたとき、根本的な進歩が起こりました。彼らは、溶液に浸す前にガラス組成物に酸化アルミニウムを添加すると、得られた材料が著しく強く耐久性があることを発見しました。科学者らは間もなく、そのような硬化ガラスを0317階建てのビルから投げ込み、社内で17として知られるガラスに冷凍鶏を衝突させ始めた。ガラスは異常な程度に曲げたりねじったりすることができ、約 850 kg/cm の圧力にも耐えることができました。 (通常のガラスは約 1 kg/cm の圧力に耐えることができます。) 250 年、コーニングはこの材料が電話ボックス、刑務所の窓、眼鏡などの製品に応用できると信じて、Chemcor という名前でこの材料の提供を開始しました。
当初はこの素材に大きな関心があったものの、売り上げは低迷しました。いくつかの企業が安全メガネを注文しています。しかし、爆発によりガラスが割れる可能性があるという懸念から、これらはすぐに撤回されました。 Chemcor は、自動車のフロントガラスにとって理想的な素材になる可能性があるようです。いくつかの AMC ジャベリンに登場しましたが、ほとんどのメーカーはそのメリットに納得していませんでした。彼らは、特に 30 年代以来合わせガラスの使用に成功していたため、Chemcor にはコスト増加の価値があるとは信じていませんでした。
コーニングは、誰も気に留めなかったが、高価なイノベーションを発明しました。衝突実験では、フロントガラスがあると「人間の頭の方が大幅に高い減速を示す」ことがわかった。ケムコール号は無傷で生き残ったが、人間の頭蓋骨は無傷だった。
同社がこの材料をフォードモーターや他の自動車メーカーに販売しようとして失敗した後、プロジェクト マッスルは 1971 年に中止され、ケムコール材料は氷漬けになった。これは、適切な問題が発生するまで待つ必要がある解決策でした。
私たちはコーニング本社ビルがあるニューヨーク州にいます。同社のディレクター、ウェンデル・ウィークス氏のオフィスは 2 階にあります。そしてまさにここで、スティーブ・ジョブズは当時55歳のウィークスに、これまで存在しなかった数十万平方メートルの極薄で超強度のガラスを生産するという一見不可能に見える任務を課したのです。しかも半年以内に。このコラボレーションのストーリーは、ジョブズ氏がガラスの仕組みの原理と目標は達成できるという信念をウィークス氏に教えようとしたことなど、よく知られている。コーニングが実際にどのように管理したかはもはや不明です。
ウィークス氏は 1983 年に同社に入社しました。 2005 年以前は、テレビ部門と特別特殊アプリケーション部門を監督する最高位のポストに就いていました。彼にガラスについて尋ねると、それは美しくエキゾチックな素材であり、その可能性は今日科学者が発見し始めたばかりであると教えてくれます。彼はその「本物らしさ」と触り心地の良さを絶賛しますが、しばらくしてからその物理的特性についてのみ教えてくれます。
ウィークスとジョブズは、デザインに対する弱点と細部へのこだわりを共有していました。二人とも大きな挑戦とアイデアに惹かれました。しかし、経営側から見ると、ジョブズはやや独裁者でしたが、一方でウィークスは（コーニング社の前任者の多くと同様に）従属をあまり気にせず、より自由な体制を支持しました。 「私と個々の研究者の間には何の隔たりもありません」とウィークス氏は言う。
実際、従業員数 29 名、昨年の売上高 000 億ドルを誇る大企業であるにもかかわらず、コーニングは依然として中小企業のように振る舞っています。これは、外の世界からの相対的な距離、毎年7,9%前後で推移する死亡率、そして同社の有名な歴史によって可能になっている。 （現在 1 歳のドン・ストゥーキーやその他のコーニングの伝説的人物は、今でもサリバン パーク研究施設の廊下や研究室で見ることができます。） 「私たちは皆、一生ここにいます」とウィークス氏は微笑みます。 「私たちはここで長い間知り合いであり、多くの成功と失敗を一緒に経験してきました。」
ウィークスとジョブズの最初の会話の 1 つは、実際にはガラスとは何の関係もありませんでした。かつて、コーニングの科学者はマイクロプロジェクション技術、より正確には合成緑色レーザーを使用するより良い方法に取り組んでいました。主なアイデアは、人々は映画やテレビ番組を見たいときに携帯電話の小型ディスプレイを一日中見つめたくはないということであり、投影は自然な解決策のように思えました。しかし、ウィークス氏がこのアイデアについてジョブズ氏と話し合ったとき、アップルの上司はそれをナンセンスだと一蹴した。同時に、彼はより良いもの、つまり表面全体がディスプレイで構成されるデバイスに取り組んでいることにも言及しました。それはiPhoneと呼ばれていました。
ジョブズ氏はグリーンレーザーを非難しましたが、これらはコーニングの特徴である「イノベーションのためのイノベーション」を象徴しています。同社は実験を非常に尊重しており、毎年利益の 10% を研究開発に投資しています。そして良いときも悪いときも。 2000 年に不気味なドットコム バブルが崩壊し、コーニングの価値が 100 株あたり 1,50 ドルから XNUMX ドルに下落したとき、同社の CEO は研究者たちに、依然として研究が同社の中心であるだけでなく、研究開発こそが会社を存続させていると保証しました。成功を取り戻します。
コーニングの歴史を研究したハーバード・ビジネス・スクール教授のレベッカ・ヘンダーソン氏は、「コーニングは、定期的に再注力できる数少ないテクノロジーベースの企業の1つだ」と語る。 「言うのは簡単ですが、実行するのは難しいのです。」 その成功の一部は、新しいテクノロジーを開発するだけでなく、それを大規模に生産し始める方法を理解できることにあります。たとえコーニングがこれらの両方の方法で成功したとしても、自社製品に適した、そして十分に収益性の高い市場を見つけるまでに数十年かかることもよくあります。ヘンダーソン教授が言うように、コーニングによれば、イノベーションとは、多くの場合、失敗したアイデアを取り入れて、まったく異なる目的に使用することを意味します。
Chemcor のサンプルの埃を取り除くというアイデアは、Apple がこのゲームに参入する前の 2005 年に思いつきました。当時、Motorola は、一般的な硬質プラスチック ディスプレイの代わりにガラスを使用したクラムシェル型携帯電話、Razr V3 をリリースしました。コーニングは、タイプ 0317 ガラスを携帯電話や時計などの機器に使用できるように復活させることが可能かどうかを確認することを任務とする小さなグループを設立しました。古い Chemcor サンプルの厚さは約 4 ミリメートルでした。もしかしたら間引かれるかもしれない。数回の市場調査の後、同社の経営陣は、この特殊な製品で少しは儲かると確信しました。このプロジェクトはゴリラガラスと名付けられました。
ジョブズが新しい素材についてのアイデアを表明した 2007 年までに、プロジェクトはそれほど前進しませんでした。 Apple は明らかに、これまで誰も作ったことのない、厚さ 1,3 mm の化学強化ガラスを大量に必要としていました。まだ大量生産されていないケムコールは、膨大な需要を満たすことができる製造プロセスに結び付けられるでしょうか?本来自動車用ガラスとして使用される素材を、強度を維持しながら極薄化することは可能でしょうか？このようなガラスにも化学硬化処理は効果があるのでしょうか？当時、これらの質問に対する答えは誰も知りませんでした。つまりウィークス氏は、リスクを回避するCEOがやりそうなことをまさに実行したのだ。彼はそう言いました。
本質的に目に見えないほど悪名高い素材であるにもかかわらず、現代の工業用ガラスは非常に複雑です。通常のソーダ石灰ガラスはボトルや電球の製造には十分ですが、砕けて鋭い破片になる可能性があるため、他の用途には非常に適していません。パイレックスなどのホウケイ酸ガラスは耐熱衝撃性に優れていますが、溶解には多大なエネルギーを必要とします。さらに、ガラスを大量生産できる方法は 2 つだけです。フュージョン ドロー技術と、溶融ガラスを溶融錫のベースに流し込むフローテーションとして知られるプロセスです。ガラス工場が直面しなければならない課題の 1 つは、必要な機能をすべて備えた新しい組成を製造プロセスに適合させる必要があることです。公式を思いつくのは一つのことです。彼によれば、2つ目は最終製品を作ることだという。
組成に関係なく、ガラスの主成分はシリカ（別名砂）です。融点が非常に高い (1 °C) ため、融点を下げるために酸化ナトリウムなどの他の化学物質が使用されます。このおかげで、ガラスの加工がより簡単になり、より安価に製造することができます。これらの化学物質の多くは、X 線や高温に対する耐性、光を反射したり色を分散したりする能力など、ガラスに特定の特性を与えます。しかし、組成を変更すると問題が発生します。わずかな調整で根本的に異なる製品が生成される可能性があります。たとえば、バリウムやランタンなどの高密度の材料を使用すると、融点の低下は達成されますが、最終的な材料が完全に均質にならなくなるリスクがあります。また、ガラスを強化すると、破損した場合に爆発的な破片が発生するリスクも高まります。つまり、ガラスは妥協に支配された素材なのです。まさにこれが、楽曲、特に特定の制作プロセスに合わせて調整された楽曲が非常に厳重に守られる秘密である理由です。
ガラス製造における重要なステップの 1 つは冷却です。標準的なガラスの大量生産では、ガラスをより容易に破壊してしまう内部応力を最小限に抑えるために、材料を徐々に均一に冷却することが不可欠です。一方、強化ガラスの場合は、材料の内層と外層の間に張力を加えることが目的です。ガラスの強化により、逆説的にガラスをより強くすることができます。まずガラスが軟化するまで加熱され、その後、その外面が急激に冷却されます。外側の層は急速に収縮しますが、内側はまだ溶けたままです。冷却中、内層は収縮しようとし、外層に作用します。材料の中央に応力が発生し、表面がさらに緻密になります。強化ガラスは、外側の圧力層を通って応力領域に侵入すると破損する可能性があります。しかし、ガラスの硬化にも限界があります。材料の強度の最大増加は、冷却中の収縮率によって異なります。ほとんどの組成物はわずかに収縮するだけです。
圧縮と応力の関係は、次の実験によって最もよく示されます。溶けたガラスを氷水に注ぐことによって、涙のしずくのような構造が作成され、その最も厚い部分は、ハンマーによる繰り返しの打撃など、膨大な量の圧力に耐えることができます。ただし、滴の先端の薄い部分はより脆弱です。これを壊すと、時速 3 km 以上の速度で石材が全体を飛び抜け、内部の張力が解放されます。爆発的に。場合によっては、閃光を発するほどの勢いで地層が爆発することもあります。
60 年代に開発されたガラスの化学強化は、強化と同様に圧力層を作成しますが、イオン交換と呼ばれるプロセスを介します。ゴリラガラスなどのアルミノケイ酸ガラスには、シリカ、アルミニウム、マグネシウム、ナトリウムが含まれています。溶融カリウム塩に浸すと、ガラスが加熱されて膨張します。ナトリウムとカリウムは元素周期表の同じ列を共有しているため、非常によく似た動作をします。食塩水からの高温により、ガラスからのナトリウムイオンの移動が増加しますが、一方で、カリウムイオンは邪魔されずにその場所を占めることができます。カリウムイオンは水素イオンよりも大きいため、同じ場所に集中します。ガラスが冷えるとさらに凝縮し、表面に圧力層が形成されます。 (コーニングでは、温度や時間などの要因を制御することで均一なイオン交換を保証します。) ガラス強化と比較して、化学的硬化は表層のより高い圧縮応力を保証し (したがって最大 20 倍の強度を保証します)、あらゆるガラスに使用できます。厚みも形も。
3月末までに、研究者らは新しい処方をほぼ完成させた。しかし、まだ製造方法を見つけなければなりませんでした。新しい生産プロセスを発明するのは何年もかかるため、不可能でした。 Apple の期限に間に合うように、科学者のうちの 2 人、アダム・エリソンとマット・デイネカは、同社がすでに成功裏に使用していたプロセスを修正し、デバッグする任務を与えられました。彼らは、数週間のうちに大量の薄くて透明なガラスを生産できるものが必要でした。
科学者には基本的に、核融合描画プロセスという 1 つの選択肢しかありませんでした。 (この非常に革新的な業界には多くの新技術があり、その名前にはまだチェコ語で対応するものが存在しないことがよくあります。) このプロセスでは、溶融ガラスが「アイソパイプ」と呼ばれる特別なくさびに注がれます。ガラスはくさびの厚い部分の両側で溢れ、下の狭い側で再び結合します。その後、速度が正確に設定されたローラー上を移動します。速く動くほどガラスは薄くなります。
このプロセスを使用する工場の 2007 つは、ケンタッキー州ハロッズバーグにあります。 450 年の初め、この支店はフル稼働しており、1,3 つの 2007 メートルタンクから XNUMX 時間あたりテレビの LCD パネル用の XNUMX kg のガラスが世に送り出されていました。これらのタンクのうち XNUMX 台で Apple からの初期需要には十分対応できる可能性があります。しかし、最初に、古い Chemcor 組成物の配合を改訂する必要がありました。ガラスの薄さは XNUMX mm である必要があるだけでなく、たとえば電話ボックスのフィラーよりも見栄えが大幅に良くなければなりませんでした。エリソン氏と彼のチームは、それを完成させるのに XNUMX 週間かかりました。 「フュージョンドロー」プロセスでガラスを変更するには、比較的低温でも非常に柔軟であることが必要です。問題は、弾性を向上させるために何かを行うと、融点も大幅に上昇してしまうことです。いくつかの既存の成分を微調整し、XNUMX つの秘密の成分を追加することにより、科学者たちは、ガラスの張力を高め、より速いイオン交換を確保しながら、粘度を改善することができました。このタンクは XNUMX 年 XNUMX 月に打ち上げられ、XNUMX 月中にサッカー場 XNUMX 面を埋めるのに十分な量のゴリラ ガラスを生産しました。
750 年間で、ゴリラ ガラスは単なる素材から、私たちの物理的な自己とポケットに入れて持ち歩く仮想生活を隔てる小さな境界線である美的基準へと進化しました。私たちがガラスの外層に触れると、体が電極とその隣の電極の間の回路を閉じ、動きをデータに変換します。 Gorilla は現在、ラップトップ、タブレット、スマートフォン、テレビなど、世界中の 33 ブランドの XNUMX 以上の製品に採用されています。定期的にデバイスの上で指を動かすことがあれば、Gorilla Glass についてはすでによくご存じでしょう。
コーニング社の収益は、20 年の 2007 万ドルから 700 年の 2011 億ドルまで、ここ数年で急増しました。そして、ガラスの他の用途も考えられるようです。エッカーズリー・オキャラハン氏のデザイナーは、いくつかの象徴的な Apple Store の外観を担当しており、これを実際に証明しました。今年のロンドンデザインフェスティバルでは、ゴリラガラスだけで作られた彫刻を発表した。これは最終的には自動車のフロントガラスに再び現れる可能性があります。同社は現在、スポーツカーへの使用について交渉中である。
現在、ガラスを取り巻く状況はどうなっているのでしょうか？ハロッズバーグでは、特別な機械が定期的にそれらを木箱に積み込み、ルイビルまでトラックで運び、その後西海岸に向けて列車で送ります。到着後、ガラス板は貨物船に乗せられ、中国の工場に輸送され、そこでいくつかの最終工程が行われます。まず、熱いカリウム浴に浸し、それから小さな長方形に切ります。
もちろん、その魔法の特性にもかかわらず、ゴリラ ガラスは失敗する可能性があり、場合によっては非常に「効果的」に失敗することもあります。携帯電話を落とすと壊れ、曲げると蜘蛛になり、座ると割れます。やはりガラスですね。それが、コーニングに少人数のチームがあり、一日のほとんどをその分析に費やしている理由です。
「私たちはこれをノルウェーのハンマーと呼んでいます」とジェイミン・アミンは大きな金属製のシリンダーを箱から取り出しながら言います。このツールは、航空機のアルミニウム胴体の強度をテストするために航空技術者によってよく使用されます。すべての新素材の開発を監督するアミンは、ハンマーのバネを伸ばし、2 ジュールのエネルギーをミリメートルの薄さのガラス板に放出します。このような力により無垢材には大きなへこみが生じますが、ガラスには何も起こりません。
Gorilla Glass の成功は、Corning にとっていくつかの障害を意味します。同社は、その歴史の中で初めて、自社製品の新しいバージョンに対するこれほど高い需要に直面しなければなりません。新しいガラスをリリースするたびに、信頼性と堅牢性の点でガラスがどのように動作するかをシステム内で直接監視する必要があります。分野。そのために、アミンのチームは数百台の壊れた携帯電話を集めています。科学者のケビン・ライマン氏は、目の前のテーブルに置かれた数台の壊れた携帯電話のうちの1台、HTC Wildfireにできたほとんど目に見えない亀裂を指しながら、「被害の大小に関わらず、ほとんどの場合同じ場所から始まる」と語る。この亀裂を見つけたら、その深さを測定して、ガラスが受けた圧力を知ることができます。この亀裂を模倣することができれば、亀裂が材料全体にどのように伝播したかを調査し、組成を変更するか化学硬化することによって将来の亀裂の防止を試みることができます。
この情報があれば、アミンのチームの残りのメンバーは同じ材料の故障を何度も調査できます。これを行うために、彼らはレバープレスを使用したり、花崗岩、コンクリート、アスファルトの表面に落下テストを行ったり、さまざまな物体をガラスに落としたり、一般にダイヤモンドの先端を大量に備えた一連の工業用のような拷問器具を使用したりします。 1 秒あたり 100 万フレームを記録できる高速カメラも備えており、ガラスの曲げや亀裂の伝播の研究に役立ちます。
しかし、その制御された破壊はすべて会社に利益をもたらします。最初のバージョンと比較して、Gorilla Glass 2 は XNUMX% 強化されています (そして、来年初めに XNUMX 番目のバージョンが市場に登場する予定です)。コーニングの科学者は、この変化に伴う爆発的な破損のリスクを高めることなく、外層の圧縮を限界まで押し上げることでこれを達成しました。ゴリラ ガラスの最初のバージョンではやや保守的でした。とはいえ、ガラスは壊れやすい素材です。また、脆性材料は圧縮には非常によく耐えますが、伸ばすと非常に弱く、曲げると破損する可能性があります。ゴリラガラスの鍵は、外層の圧縮であり、これにより材料全体に亀裂が広がるのを防ぎます。携帯電話を落としても、ディスプレイがすぐに壊れるわけではありませんが、落下によって材料の強度が根本的に損なわれるほどの損傷（微細な亀裂でも十分）が生じる可能性があります。次にわずかな落下が深刻な結果をもたらす可能性があります。これは、完全に目に見えない表面を作成するという妥協がすべての素材を扱う場合に避けられない結果の XNUMX つです。
私たちはハロッズバーグ工場に戻ってきました。そこでは、黒いゴリラガラスの T シャツを着た男性が、100 ミクロン (ブリキ箔とほぼ同じ厚さ) もの薄さのガラス板を扱っていました。彼が操作する機械は材料を一連のローラーに通し、そこから巨大な光沢のある透明な紙のように曲がったガラスが現れます。この非常に薄くて丸めることのできる材料はウィローと呼ばれます。鎧のような役割を果たすゴリラガラスとは異なり、ウィローはレインコートに似ています。耐久性があり、軽量であり、多くの可能性を秘めています。コーニングの研究者らは、この材料が柔軟なスマートフォン設計や超薄型OLEDディスプレイに応用できる可能性があると考えている。エネルギー会社のXNUMX社も、Willowをソーラーパネルに使用したいと考えている。コーニング社では、ガラスページを備えた電子書籍も構想している。
ある日、ウィローは巨大なリールで 150 メートルのガラスを配達します。つまり、誰かが実際に注文した場合です。今のところ、コイルはハロッズバーグ工場でアイドル状態にあり、適切な問題が発生するのを待っています。
素敵な記事、ありがとう！
興味深い記事:) でも、スティーブの家でゴリラガラスがどのようになったのか知りたいです:) プロジェクトのデモンストレーションはどうでしたか:)... 実際、私の意見では、それは完全に1であると思います:)
興味深い記事:) でも、スティーブの家でゴリラガラスがどのようになったのか知りたいです:) プロジェクトのデモンストレーションはどうでしたか:)... 実際、私の意見では、それは完全に1であると思います:)
スティーブ・ジョブズの本に載ってます ;)
ありがとう ：）
いいもの！ :-)
いいもの！ :-)
とても楽しく読めましたし、たくさんのことを学びました。どうもありがとう。
とても素敵な記事、ありがとうございました。その男は興味深いことを学びました。 zive.cz と spol のライターは何かを学べるかもしれません。
これが私が Apple についてのサーバーを想像する方法です。 Jablickar がリードします :) ありがとう
今年のジャブリカリに関する最高の記事。そして、SJの履歴書には、ここで与えられた情報のほんの一部もありませんでした。ありがとう！
待て、最初の iPhone ではすでに Gorilla が使用されていたということですか?それ以外の場合は素晴らしい記事です。 :)
それはそうです。彼らは基本的に最後の瞬間にプラスチックからゴリラガラスに切り替えました。
素晴らしい記事です:D …。彼がiPhone 5のゴリラガラス2を持っているかどうか知っている人はいますか？
本当に素晴らしい記事です！ありがとう！
それがまさに私が待っていることであり、私がここに来る理由です。もっともっと頻繁にお願いします！
素晴らしい記事です！これ以上書いたら、編集者と翻訳者の前で叩きつけてやる！
どの「本格的な」ニュースサイトも主にケイトの未公開写真を探している時代に（国内のサーバーですらイベタ・バルトショヴァのことを数日間忘れていた！）、Jabličkářが有益な記事を提供していることに私は感心する。ありがとう！ :-)
フロド
素晴らしい記事をありがとう、これからも続けてください。
素晴らしい記事です！一気に読んでしまいました :-) まるで偉大な探偵小説 (あるいは SF、ふふ)
ディキィ！
素晴らしい記事をありがとう。これほど貴重なものに睡眠時間を投資する価値はあると思います。
素晴らしい記事です！ありがとう！
ああ、もう本当にびっくりしました！
もう一度、誰かが私にこう言います、「それはいつもただの愚かな電話です！」。
どういうわけか、この非常にうまく書かれた記事の中で、アメリカ空軍への武器供給のファ・コーニング社のシェアが抜け落ちています。 60年代以来、航空機乗組員の保護を強化するために、戦闘機のコックピットの前部の特定の部分に強化ガラスを供給してきました。鳥との衝突時だけでなく、もちろんミサイル、私の記憶が間違っていなければ、彼らはここでこれらの材料の開発と生産に関する多くの情報と経験を集めてきました。そして偶然にも、これらの技術が民間部門に普及するまでに 50 年以上かかりました。
素晴らしい記事です、これからも続けてください:-)
なるほど、技術的に焦点を絞った記事をよく書かれていますね、...脱帽です、ありがとう。
ジェンダ・ピルゼンスキー
神記事！！ところで、Willow ガラスは興味深いです...ブリキの箔のようなものをくしゃくしゃにしようとしたときにどのように動作するのか、そして耐傷性がどのように機能するのかを見ることに非常に興味があります。