超薄超強(qiáng)度的未來玻璃是如何誕生的
“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)他打開爐門時(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，但卻沒有摔碎，而是彈了起來。
斯圖基后來入選了美國國家發(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）。
對于康寧的命運(yùn)來說，這種材料可以說是天降恩賜。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)家們在對當(dāng)時(shí)來說最新開發(fā)出來一種增強(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)行了一系列的測試來考驗(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)上來看，這種玻璃能承受每平方英寸10萬磅（相當(dāng)于每平方米7.03萬噸）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。
在最開始的時(shí)候，這種玻璃吸引了很多人的興趣，但其銷售速度卻很緩慢。確實(shí)有些公司下單購買這種玻璃，用來生產(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看起來原本也會(huì)是一種用于汽車擋風(fēng)玻璃的好材料，而且確實(shí)也曾出現(xiàn)在由美國汽車公司（AmericanMotors）生產(chǎn)的Javelin（標(biāo)槍）汽車上，但大多數(shù)汽車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——尤其是這些制造商從二十世紀(jì)三十年代開始就在使用膠合玻璃，而這種玻璃看起來一直都表現(xiàn)良好。
康寧發(fā)明了一種昂貴的升級(jí)版玻璃，但卻無人問津。雖然碰撞測試表明這種擋風(fēng)玻璃能讓“頭部減速度大幅提高”，但仍舊無補(bǔ)于事，原因是這種效果或許能讓Chemcor毫發(fā)無損，但人的頭蓋骨卻沒有那么堅(jiān)硬。
在向福特汽車及其他汽車制造商推銷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題浮出水面。
當(dāng)玻璃進(jìn)行強(qiáng)化后，能承受來自于杠桿壓機(jī)床的龐大壓力
從空中俯瞰，康寧位于紐約州北部的公司總部大樓看起來就像是《太空入侵者》（SpaceInvaders）中的外星異形：這幢大廈是由建筑師凱文·洛奇（KevinRoche）在二十世紀(jì)九十年代早期設(shè)計(jì)的，其結(jié)構(gòu)以錯(cuò)列的方式成扇形散開。但從地面上來看，彩色的窗戶和延長的屋檐則讓這幢大廈看起來更像是一座光亮的、未來主義派的日本宮殿。
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歲的魏文德帶來過一個(gè)看起來是不可能的任務(wù)：生產(chǎn)數(shù)百萬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——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)玻璃的問題，那么他會(huì)將其描述為一種具有異國情調(diào)的、美麗的東西——而且還是一種自身潛力才剛剛開始被科學(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，只不過到最后會(huì)演變成討論有關(guān)無線電頻率透明度的問題。“玻璃的設(shè)計(jì)價(jià)值中存在一種基本事實(shí)。”魏文德說道，他手中拿著一個(gè)清澈透明的玻璃透鏡。“它就像是一種偶然拾得的天然藝術(shù)品；它能給人帶來很酷的觸感；它擁有十分光滑的表面。對于這種東西，你真正想要的會(huì)是它能活躍起來，那將是一種完美的產(chǎn)品。”
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，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。”他說道。“我們能以一種非常放松的方式在這些小型團(tuán)隊(duì)中共事——說來放松，實(shí)際上仍是高度緊張的。”
事實(shí)上，雖然康寧是一家規(guī)模龐大的公司——擁有2.9萬名的員工，2011年的營收為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。”魏文德微笑著說道。“我們認(rèn)識(shí)彼此已有很長時(shí)間。我們成功過許多次，也失敗過很多次。”
魏文德和喬布斯之間最初進(jìn)行的對話之一實(shí)際上與玻璃無關(guān)。康寧的科學(xué)家正在研究顯微投影技術(shù)——具體的說，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)的小小屏幕來看電影和電視劇，而投影看起來是一種自然而然的解決方案。但當(dāng)魏文德與喬布斯說起這個(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，這種設(shè)備被命名為iPhone。
喬布斯可能曾對綠色激光不屑一顧，但對康寧來說，這種激光代表著定義這家公司的創(chuàng)新類型。對于康寧來說，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，康寧是非常少見的能將徹底改造自身作為常態(tài)的公司之一。”哈佛大學(xué)商學(xué)院的教授麗貝卡·亨德森（RebeccaHenderson）說道，她曾研究過康寧的創(chuàng)新史。“知易而行難。”康寧能取得成功的原因之一就在于，這家公司不僅擁有開發(fā)新技術(shù)的能力，而且還能找出利用新技術(shù)來進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)的方法。不過，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。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)。
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樣本重見天日的想法是在2005年突然迸發(fā)出來的，當(dāng)時(shí)蘋果甚至還沒有進(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。康寧組建了一支不大的團(tuán)隊(duì)，負(fù)責(zé)研究類似于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)品能給康寧帶來少量利潤。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月份打電話來的時(shí)候，這種初步的產(chǎn)品還沒有得到很大的發(fā)展。當(dāng)時(shí)蘋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——這是以前從來都沒有被創(chuàng)造出來的東西，更不用說是生產(chǎn)了。從未進(jìn)行過大規(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)模化的生產(chǎn)能？為汽車擋風(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？沒人知道答案。所以對魏文德來說，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)問題，然后利用這個(gè)公式來生產(chǎn)一種產(chǎn)品則是第二個(gè)問題。
康寧正在開發(fā)新的彈性玻璃公式，這種玻璃將以卷軸的形式交貨
無論成分構(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）過高的緣故，必須使用氧化鈉等其他化學(xué)品來降低熔化溫度，從而使生產(chǎn)流程變得更加簡單，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，比如說抗X射線、耐高溫或是可折射光線等。但問題也隨之而來，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)出來的玻璃變成一種完全不同的材料。舉例來說，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)過細(xì)微調(diào)整來適應(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。
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)說他喜歡用這種方式來惡作劇）的方法來進(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來，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)六十年代開發(fā)出來的，通過所謂“離子交換”的方式來創(chuàng)造一個(gè)壓縮層。“大猩猩玻璃”等玻璃所包含的鋁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)備來測試其產(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特性，比如說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。問題在于，無論你做什么事情來提高玻璃的膠黏性，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)足球場的“大猩猩玻璃”。
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)分開來。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。
康寧來自于這種玻璃的營收已經(jīng)從2007年的2000萬美元大幅增長至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。在今年召開的倫敦設(shè)計(jì)節(jié)上，EckersleyO’Callaghan——負(fù)責(zé)蘋果某些最具標(biāo)志性的專賣店進(jìn)行設(shè)計(jì)的公司——發(fā)布了一種類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：康寧正在展開相關(guān)談判，可能會(huì)將這種玻璃安裝在未來的跑車車型上。
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)從哈羅斯伯格通過卡車運(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)破裂開來；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。“大猩猩玻璃”畢竟也是玻璃，而這也正是康寧的一個(gè)團(tuán)隊(duì)為何要花時(shí)間對其進(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”家族所有新玻璃開發(fā)工作的負(fù)責(zé)人杰明·艾敏（JayminAmin）說道，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)工程師廣泛用于測試飛機(jī)鋁制機(jī)身的強(qiáng)度。但艾敏對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)無損。
“大猩猩玻璃”的成功對康寧來說代表著某種獨(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)。“幾乎所有的破裂，無論是大是小，都是從一個(gè)點(diǎn)開始的。”康寧的高級(jí)研究科學(xué)家凱文·雷曼（KevinReiman）說道，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)，那么就能開始對裂縫進(jìn)行測量，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，無論是通過改變成分結(jié)構(gòu)改變的方式，還是通過化學(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)備來進(jìn)行這種測試，甚至還動(dòng)用了一個(gè)高速攝像機(jī)，能以每秒鐘100萬幀的速度來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。康寧的成分構(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)——對于第一個(gè)版本的“大猩猩玻璃”，他們是相對保守的——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，這種玻璃仍舊是一種相對易碎的材料。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“大猩猩玻璃”來說，關(guān)鍵的問題在于壓縮層會(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)對其造成了足夠的損害，使其無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，對顯示屏來說也可能會(huì)是致命的。對于一種一切都與“權(quán)衡取舍”法則有關(guān)的材料來說，這是一種無可避免的后果。
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）的玻璃薄片通過一系列的滾筒。這臺(tái)機(jī)器看起來就像是一部印刷機(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。康寧的設(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。對電力公司來說，也能使用Willow生產(chǎn)柔韌的太陽能電池。康寧甚至還構(gòu)想了一種擁有玻璃頁面的電子書。
到最后，Willow將以龐大的卷軸的形式交貨————前提是，要有人下單購買這種玻璃——每個(gè)“卷軸”都最多有500英尺（約合152米）那么長。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，正等待著合適的問題的降臨。
正如2007年康寧為初代iPhone研發(fā)了玻璃蓋板一樣，康寧通過改變生活的創(chuàng)新為行業(yè)和社會(huì)做出了巨大貢獻(xiàn)。
從2007年康寧大猩猩玻璃首度面世到推出第五代大猩猩玻璃，康寧蓋板玻璃的使用設(shè)備數(shù)從900萬智能設(shè)備一路飆升至2016年45億部，占據(jù)全球移動(dòng)設(shè)備蓋板玻璃73%的市場份額，并完全占領(lǐng)蓋板玻璃的高端市場。
第五代康寧大猩猩繼續(xù)從抗摔和抗刮兩個(gè)維度針對玻璃強(qiáng)度進(jìn)行改進(jìn)，一個(gè)直觀的標(biāo)準(zhǔn)是康寧將抗摔測試的高度從四代的1米提升至如今的1.6米，幾乎涵蓋了大部分用戶手持手機(jī)的高度，無論是文字輸入還是風(fēng)靡全球的自拍，第五代康寧大猩猩玻璃似乎給了貼膜和保護(hù)殼產(chǎn)業(yè)一次致命打擊。在康寧實(shí)驗(yàn)室中，工程師向我們展示了搭載第五代大猩猩玻璃的模擬手機(jī)如何在1.6米甚至2.2米高度承受住22次以上的正面抗摔測試。
康寧也承認(rèn)，實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的產(chǎn)品并不能代表蓋板玻璃抗摔性能的全部，手機(jī)的外觀設(shè)計(jì)、重量以及內(nèi)部布局等都會(huì)影響玻璃的受力模型。在成品推出之后，康寧會(huì)選擇和廠商一起完成相應(yīng)的抗摔測試，包括邊角跌落測試。在問及目前普及的2.5D玻璃是否因?yàn)楸Ｗo(hù)面積變小比2D玻璃更易碎時(shí)，康寧表示強(qiáng)度足夠的我玻璃仍需要廠商合理的設(shè)計(jì)。
在談及上一年以抗摔出名的MotoX極時(shí)，康寧也承認(rèn)MotoX極在各種暴力跌落測試狀態(tài)下仍擁有出色的屏幕防摔性能，不過這樣的技術(shù)則會(huì)影響到屏幕的靈敏度和顯示效果，“我用過那個(gè)手機(jī)，任何在玻璃之外加膜的防護(hù)手段都是性能折扣的。這實(shí)際上是加強(qiáng)版的防爆膜，索尼也用過。康寧就想讓玻璃摔不碎。”
目前已經(jīng)有超過1800多款產(chǎn)品和40多家品牌采用康寧大猩猩玻璃，國產(chǎn)廠商均熱衷于將康寧大猩猩玻璃作為手機(jī)的賣點(diǎn)之一。而對于第五代大猩猩玻璃，康寧給出的指導(dǎo)手機(jī)售價(jià)區(qū)間為100-400美元，這幾乎涵蓋了從千元機(jī)到國產(chǎn)旗艦機(jī)的范圍。康寧表示雖然第五代大猩猩玻璃的成本會(huì)略微上升，但僅占智能手機(jī)成本0.5%－1%，并不是因?yàn)閮r(jià)格問題降低對第五代大猩猩玻璃的采購欲望。
“非常多的OEM的客戶廠家對于我們最新一代的產(chǎn)品是有極高興趣和熱忱的，非常希望能夠采用，為什么呢？因?yàn)榇蠹叶枷Ｍ軌虿杉{市場上面最佳、最好的產(chǎn)品”康寧大猩猩玻璃部門副總裁兼商務(wù)總監(jiān)JoneDuke在接受采訪時(shí)打消了我們對成本的憂慮。
康寧大中華區(qū)總裁兼總經(jīng)理李放同時(shí)也透露，三季度末國內(nèi)會(huì)有幾個(gè)品牌廠商會(huì)推出配備康寧第五代大猩猩玻璃的手機(jī)，這些都會(huì)由手機(jī)廠商自己來宣布。這也意味著國產(chǎn)手機(jī)會(huì)搶得第五代大猩猩玻璃的首發(fā)，從時(shí)間節(jié)點(diǎn)上來看，9月末推出的新機(jī)不妨關(guān)注一下。
康寧大猩猩在經(jīng)歷了5代的更新之后，一直在增強(qiáng)對抗摔和抗刮能力的研發(fā)，有人質(zhì)疑二氧化硅的抗摔能力已經(jīng)發(fā)揮到極限，甚至一度遭遇來自藍(lán)寶石玻璃的狙擊。從材質(zhì)屬性上來看莫氏硬度為9的藍(lán)寶石玻璃要比硬度為7的二氧化硅具備天然優(yōu)勢。
雖然iPhone的藍(lán)寶石蓋板玻璃隨著廠商的倒閉無疾而終，但康寧卻早早意識(shí)到無論是OEM廠商還是消費(fèi)者，對玻璃屏幕的不碎夢有著極度渴望。這觸發(fā)了康寧對終極強(qiáng)度材料的研究，早在2014年康寧就成立了ProjectPhire項(xiàng)目組，Phire相比于Sapphire（藍(lán)寶石）僅字母之差，與藍(lán)寶石玻璃或者說與不碎屏對抗的野心不言而喻。
康寧表示,這種新產(chǎn)品不僅具備了大猩猩玻璃的高強(qiáng)度,同時(shí)也具備藍(lán)寶石玻璃的高耐劃性特點(diǎn)。從我們最新了解的狀況來看，Phire技術(shù)仍在研發(fā)當(dāng)中。“它的性能方面，應(yīng)對跌落的保護(hù)性方面是和第五代大猩猩是差不多的，同時(shí)它在傳導(dǎo)方面的能力也是擁有玻璃所擁有的優(yōu)質(zhì)傳輸能力。同時(shí)在防刮擦方面，它是可以達(dá)到像是藍(lán)寶石的水平”。不過Phire并非一種新型玻璃材料，康寧采用涂層的方式來解決抗摔難題，而更多信息并沒有透露，讓我們備受期待。
事實(shí)上，跌落的失敗率并不僅僅取決于玻璃本身，還跟手機(jī)本身的設(shè)計(jì)有關(guān)。兩臺(tái)同樣使用大猩猩玻璃的不同品牌手機(jī)，在同樣的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，能承受的跌落高度并不一定相同，這跟OEM廠商蓋板玻璃的貼合度有關(guān)。而2.5D玻璃和2D玻璃在抗損性上相同，但如果OEM廠商并沒有精確貼合，那會(huì)造成不同的跌落受損情況。
調(diào)查顯示，85%的人一年至少會(huì)跌落一次手機(jī)，63%的人會(huì)在腰間跌落，而使用手機(jī)的高度一般并不會(huì)超過1.6米，提升測試標(biāo)準(zhǔn)后的第五代大猩猩，應(yīng)該是很不容易在跌落中摔壞了。測試工程師告訴愛活記者，第五代大猩猩實(shí)際最高能承受2.2米的跌落高度，在1.6米高度能達(dá)到80%完好率，因此以1.6米為基準(zhǔn)高度。
其實(shí)大猩猩玻璃也用在日常蓋板玻璃市場，一種全新的裝飾設(shè)計(jì)技術(shù)VibrantCorningGorillaGlass已經(jīng)投入市場，OEM廠商可以將多種顏色、高分辨率圖像添加到康寧大猩猩玻璃中，誕生一幅不會(huì)褪色的玻璃蓋板。圖中ACER的這款“Chromebook14forWork”就是采用的VibrantCorningGorillaGlass技術(shù)，讓OEM廠商能在筆記本蓋板上實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制。
根據(jù)今年的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，全球4.5億臺(tái)智能設(shè)備使用的都是康寧大猩猩玻璃，出貨率達(dá)到73%，覆蓋1800款產(chǎn)品，目前有超過40家主流手機(jī)OEM廠商采用康寧大猩猩玻璃。而今年第三季度，第一批搭載第五代大猩猩玻璃的手機(jī)即將通過OEM廠商發(fā)布。因?yàn)椴Ａw板占據(jù)整個(gè)手機(jī)的成本并不多，因此第五代大猩猩玻璃跟第四代相比并不會(huì)讓OEM廠商支出太多的成本上，相信Q3以后，第五代大猩猩玻璃會(huì)成為高端智能手機(jī)的標(biāo)配。
康寧的玻璃時(shí)代
康寧一直強(qiáng)調(diào)自己是通過創(chuàng)新來改變生活，研發(fā)出不會(huì)摔碎的蓋板玻璃曾花費(fèi)了康寧幾代人的心血，而這條道路上康寧還在堅(jiān)定不移的走下去。與此同時(shí)入華30多年來，康寧還在顯示科技、柔性玻璃、環(huán)境科技、光纖、生命科學(xué)以及特殊材料方面取得過卓越成就。康寧的玻璃材料不僅用在手機(jī)上，航空航天、筆記本背板、柔性屏幕等領(lǐng)域康寧同樣大放異彩，所以在玻璃的不碎夢后，康寧還有一個(gè)更大的玻璃時(shí)代，我們也期待這個(gè)時(shí)代快一點(diǎn)到來。
