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Poco antes del lanzamiento del primer iPhone, Steve Jobs llamó a sus empleados y estaba furioso por la cantidad de rayones que aparecían en el prototipo que estaba usando al cabo de unas semanas. Estaba claro que no era posible utilizar vidrio estándar, por lo que Jobs se asoció con la empresa de vidrio Corning. Sin embargo, su historia se remonta al siglo pasado.

Todo empezó con un experimento fallido. Un día de 1952, el químico de Corning Glass Works, Don Stookey, analizó una muestra de vidrio fotosensible y la colocó en un horno a 600°C. Sin embargo, durante la prueba se produjo un error en uno de los reguladores y la temperatura subió a 900 °C. Stookey esperaba encontrar un trozo de vidrio fundido y un horno destruido después de este error. Sin embargo, en cambio, descubrió que su muestra se había convertido en una losa de color blanco lechoso. Cuando intentó agarrarla, las tenazas resbalaron y cayeron al suelo. En lugar de estrellarse en el suelo, rebotó.

Don Stookey no lo sabía entonces, pero acababa de inventar la primera vitrocerámica sintética; Más tarde, Corning llamó a este material Pyroceram. Más ligero que el aluminio, más duro que el acero con alto contenido de carbono y muchas veces más resistente que el vidrio sodocálcico ordinario, pronto encontró uso en todo, desde misiles balísticos hasta laboratorios químicos. También se utilizó en hornos microondas y, en 1959, Pyroceram entró en los hogares en forma de utensilios de cocina CorningWare.

El nuevo material supuso una gran ayuda financiera para Corning y permitió el lanzamiento del Proyecto Muscle, un esfuerzo de investigación masivo para encontrar otras formas de endurecer el vidrio. Se produjo un avance fundamental cuando los investigadores idearon un método para fortalecer el vidrio sumergiéndolo en una solución caliente de sal de potasio. Descubrieron que cuando añadían óxido de aluminio a la composición de vidrio antes de sumergirla en la solución, el material resultante era notablemente fuerte y duradero. Los científicos pronto comenzaron a arrojar ese vidrio endurecido desde su edificio de nueve pisos y a bombardear el vidrio, conocido internamente como 0317, con pollos congelados. El vidrio podía doblarse y torcerse de forma extraordinaria y además resistía una presión de unos 17 kg/cm. (El vidrio común se puede someter a una presión de aproximadamente 850 kg/cm.) En 1, Corning comenzó a ofrecer el material con el nombre de Chemcor, creyendo que encontraría aplicaciones en productos como cabinas telefónicas, ventanas de prisiones o anteojos.

Aunque al principio hubo mucho interés en el material, las ventas fueron bajas. Varias empresas han realizado pedidos de gafas de seguridad. Sin embargo, pronto fueron retirados debido a preocupaciones sobre la forma explosiva en que el vidrio podría romperse. Chemcor aparentemente podría convertirse en el material ideal para los parabrisas de los automóviles; Aunque apareció en algunos AMC Javelins, la mayoría de los fabricantes no estaban convencidos de sus méritos. No creían que Chemcor valiera la pena el aumento de costos, especialmente porque habían estado utilizando con éxito vidrio laminado desde la década de 30.

Corning inventó una costosa innovación que a nadie le importó. Ciertamente no le ayudaron las pruebas de choque, que demostraron que con los parabrisas "la cabeza humana muestra desaceleraciones significativamente mayores": el Chemcor sobrevivió ileso, pero el cráneo humano no.

Después de que la empresa intentó sin éxito vender el material a Ford Motors y otros fabricantes de automóviles, el Proyecto Muscle finalizó en 1971 y el material de Chemcor acabó congelado. Era una solución que tenía que esperar al problema correcto.

Estamos en el estado de Nueva York, donde se encuentra el edificio sede de Corning. El director de la empresa, Wendell Weeks, tiene su despacho en el segundo piso. Y es precisamente aquí donde Steve Jobs asignó a Weeks, entonces de cincuenta y cinco años, una tarea aparentemente imposible: producir cientos de miles de metros cuadrados de vidrio ultrafino y ultrarresistente que no existía hasta ahora. Y dentro de seis meses. La historia de esta colaboración, incluido el intento de Jobs de enseñarle a Weeks los principios de cómo funciona el vidrio y su creencia de que se puede lograr el objetivo, es bien conocida. Ya no se sabe cómo Corning logró realmente esto.

Weeks se unió a la firma en 1983; hasta 2005 ocupó el puesto más alto, supervisando la división de televisión y el departamento de aplicaciones especiales especializadas. Pregúntale sobre el vidrio y te dirá que es un material hermoso y exótico, cuyo potencial los científicos apenas han comenzado a descubrir hoy. Él hablará maravillas de su "autenticidad" y su agrado al tacto, sólo para hablarle de sus propiedades físicas después de un tiempo.

Weeks y Jobs compartían una debilidad por el diseño y una obsesión por el detalle. Ambos se sintieron atraídos por grandes desafíos e ideas. Desde el punto de vista de la gestión, sin embargo, Jobs era una especie de dictador, mientras que Weeks, por otro lado (como muchos de sus predecesores en Corning), apoya un régimen más libre sin demasiada consideración por la subordinación. "No hay separación entre los investigadores individuales y yo", dice Weeks.

Y, de hecho, a pesar de ser una gran empresa (tenía 29 empleados y 000 millones de dólares en ingresos el año pasado), Corning todavía actúa como una pequeña empresa. Esto es posible gracias a su relativa distancia del mundo exterior, una tasa de mortalidad que ronda el 7,9% cada año y también la famosa historia de la empresa. (Don Stookey, ahora de 1 años, y otras leyendas de Corning todavía se pueden ver en los pasillos y laboratorios del centro de investigación de Sullivan Park). “Todos estamos aquí para vivir”, sonríe Weeks. "Nos conocemos aquí desde hace mucho tiempo y juntos hemos vivido muchos éxitos y fracasos".

En realidad, una de las primeras conversaciones entre Weeks y Jobs no tuvo nada que ver con el vidrio. Hubo un tiempo en que los científicos de Corning estaban trabajando en tecnología de microproyección; más precisamente, una mejor manera de utilizar láseres verdes sintéticos. La idea principal era que la gente no quiere mirar fijamente una pantalla en miniatura en su teléfono móvil todo el día cuando quiere ver películas o programas de televisión, y la proyección parecía una solución natural. Sin embargo, cuando Weeks discutió la idea con Jobs, el jefe de Apple la descartó como una tontería. Al mismo tiempo, mencionó que está trabajando en algo mejor: un dispositivo cuya superficie esté compuesta enteramente por una pantalla. Se llamó iPhone.

Aunque Jobs condenó los láseres verdes, representan la "innovación por la innovación" que es tan característica de Corning. La empresa tiene tal respeto por la experimentación que cada año invierte un respetable 10% de sus beneficios en investigación y desarrollo. Y en las buenas y en las malas. Cuando estalló la ominosa burbuja de las puntocom en 2000 y el valor de Corning cayó de 100 dólares por acción a 1,50 dólares, su director general aseguró a los investigadores no sólo que la investigación seguía siendo el corazón de la empresa, sino que era la investigación y el desarrollo lo que la mantenía en funcionamiento. traer de vuelta al éxito.

"Es una de las pocas empresas de base tecnológica que puede reorientarse periódicamente", dice Rebecca Henderson, profesora de la Escuela de Negocios de Harvard que ha estudiado la historia de Corning. "Eso es muy fácil de decir, pero difícil de hacer." Parte de ese éxito reside en la capacidad no sólo de desarrollar nuevas tecnologías, sino también de descubrir cómo empezar a producirlas a escala masiva. Incluso si Corning tuviera éxito en ambos sentidos, a menudo puede llevar décadas encontrar un mercado adecuado (y suficientemente rentable) para su producto. Como dice el profesor Henderson, la innovación, según Corning, a menudo significa tomar ideas fallidas y utilizarlas para un propósito completamente diferente.

La idea de desempolvar las muestras de Chemcor surgió en 2005, incluso antes de que Apple entrara en el juego. En ese momento, Motorola lanzó el Razr V3, un teléfono celular plegable que usaba vidrio en lugar de la típica pantalla de plástico duro. Corning formó un pequeño grupo con la tarea de ver si era posible revivir el vidrio Tipo 0317 para su uso en dispositivos como teléfonos móviles o relojes. Las antiguas muestras de Chemcor tenían alrededor de 4 milímetros de espesor. Quizás podrían reducirse. Después de varios estudios de mercado, la dirección de la empresa se convenció de que la empresa podría ganar algo de dinero con este producto especializado. El proyecto se llamó Gorilla Glass.

En 2007, cuando Jobs expresó sus ideas sobre el nuevo material, el proyecto no llegó muy lejos. Apple claramente necesitaba cantidades masivas de vidrio templado químicamente de 1,3 mm de espesor, algo que nadie había creado antes. ¿Podría vincularse Chemcor, que aún no se ha producido en masa, a un proceso de fabricación que pueda satisfacer la demanda masiva? ¿Es posible hacer que un material originalmente destinado a vidrios de automóviles sea ultrafino y al mismo tiempo mantener su resistencia? ¿Será efectivo el proceso de endurecimiento químico para este tipo de vidrio? En aquel momento nadie sabía la respuesta a estas preguntas. Así que Weeks hizo exactamente lo que haría cualquier director ejecutivo reacio al riesgo. El dijo que sí.

Para ser un material tan famoso que es esencialmente invisible, el vidrio industrial moderno es notablemente complejo. El vidrio sodocálcico normal es suficiente para fabricar botellas o bombillas, pero para otros usos es muy inadecuado, ya que puede romperse en fragmentos afilados. El vidrio de borosilicato como el Pyrex es excelente para resistir el choque térmico, pero su fusión requiere mucha energía. Además, sólo existen dos métodos mediante los cuales se puede producir vidrio en masa: la tecnología de extracción por fusión y un proceso conocido como flotación, en el que el vidrio fundido se vierte sobre una base de estaño fundido. Uno de los retos a los que se enfrenta la fábrica de vidrio es la necesidad de adaptar una nueva composición, con todas las características requeridas, al proceso de producción. Una cosa es idear una fórmula. Según él, lo segundo es elaborar el producto final.

Independientemente de la composición, el componente principal del vidrio es la sílice (también conocida como arena). Dado que tiene un punto de fusión muy alto (1 °C), se utilizan otros productos químicos, como el óxido de sodio, para reducirlo. Gracias a esto, es posible trabajar con vidrio más fácilmente y también producirlo de forma más económica. Muchos de estos productos químicos también confieren propiedades específicas al vidrio, como la resistencia a los rayos X o a las altas temperaturas, la capacidad de reflejar la luz o dispersar los colores. Sin embargo, surgen problemas cuando se cambia la composición: el más mínimo ajuste puede dar como resultado un producto radicalmente diferente. Por ejemplo, si utilizas un material denso como bario o lantano, conseguirás una reducción del punto de fusión, pero corres el riesgo de que el material final no quede del todo homogéneo. Y cuando fortaleces el vidrio, también aumentas el riesgo de fragmentación explosiva si se rompe. En resumen, el vidrio es un material que se rige por el compromiso. Precisamente por eso las composiciones, y especialmente aquellas adaptadas a un proceso de producción específico, son un secreto tan bien guardado.

Uno de los pasos clave en la producción de vidrio es su enfriamiento. En la producción en masa de vidrio estándar, es esencial enfriar el material de manera gradual y uniforme para minimizar la tensión interna que, de otro modo, haría que el vidrio se rompiera más fácilmente. Con el vidrio templado, por otro lado, el objetivo es añadir tensión entre las capas interior y exterior del material. Paradójicamente, el templado del vidrio puede fortalecerlo: primero se calienta el vidrio hasta que se ablanda y luego se enfría bruscamente su superficie exterior. La capa exterior se encoge rápidamente, mientras que la interior permanece todavía fundida. Durante el enfriamiento, la capa interior intenta encogerse, actuando así sobre la capa exterior. Se crea una tensión en el centro del material mientras la superficie se densifica aún más. El vidrio templado puede romperse si atravesamos la capa de presión exterior hasta llegar a la zona de tensión. Sin embargo, incluso el endurecimiento del vidrio tiene sus límites. El aumento máximo posible en la resistencia del material depende de la tasa de contracción durante el enfriamiento; la mayoría de las composiciones se encogen sólo ligeramente.

La relación entre compresión y tensión se demuestra mejor con el siguiente experimento: al verter vidrio fundido en agua helada, creamos formaciones en forma de lágrimas, cuya parte más gruesa es capaz de soportar enormes cantidades de presión, incluidos repetidos golpes de martillo. Sin embargo, la parte delgada al final de las gotas es más vulnerable. Cuando lo rompamos, la cantera atravesará todo el objeto a una velocidad de más de 3 km/h, liberando así la tensión interna. Explosivamente. En algunos casos, la formación puede explotar con tal fuerza que emite un destello de luz.

El templado químico del vidrio, un método desarrollado en la década de 60, crea una capa de presión similar al templado, pero mediante un proceso llamado intercambio iónico. El vidrio de aluminosilicato, como Gorilla Glass, contiene sílice, aluminio, magnesio y sodio. Cuando se sumerge en sal de potasio fundida, el vidrio se calienta y se expande. El sodio y el potasio comparten la misma columna en la tabla periódica de elementos y, por tanto, se comportan de manera muy similar. La alta temperatura de la solución salina aumenta la migración de iones de sodio del vidrio, mientras que los iones de potasio pueden ocupar su lugar sin ser molestados. Dado que los iones de potasio son más grandes que los iones de hidrógeno, están más concentrados en el mismo lugar. A medida que el vidrio se enfría, se condensa aún más, creando una capa de presión en la superficie. (Corning garantiza un intercambio iónico uniforme al controlar factores como la temperatura y el tiempo). En comparación con el templado del vidrio, el endurecimiento químico garantiza una mayor tensión de compresión en la capa superficial (garantizando así hasta cuatro veces la resistencia) y puede usarse en vidrio de cualquier espesor y forma.

A finales de marzo, los investigadores tenían la nueva fórmula casi lista. Sin embargo, todavía tenían que descubrir un método de producción. Inventar un nuevo proceso de producción estaba fuera de discusión, ya que llevaría años. Para cumplir con el plazo de Apple, a dos de los científicos, Adam Ellison y Matt Dejneka, se les asignó la tarea de modificar y depurar un proceso que la empresa ya estaba utilizando con éxito. Necesitaban algo que fuera capaz de producir grandes cantidades de vidrio fino y transparente en cuestión de semanas.

Básicamente, los científicos sólo tenían una opción: el proceso de extracción por fusión. (En esta industria altamente innovadora hay muchas tecnologías nuevas, cuyos nombres a menudo aún no tienen un equivalente checo.) Durante este proceso, el vidrio fundido se vierte sobre una cuña especial llamada "isopipe". El vidrio rebosa por ambos lados de la parte más gruesa de la cuña y se vuelve a unir por el lado estrecho inferior. Luego se desplaza sobre rodillos cuya velocidad está ajustada con precisión. Cuanto más rápido se muevan, más fino será el cristal.

Una de las fábricas que utiliza este proceso está ubicada en Harrodsburg, Kentucky. A principios de 2007, esta sucursal funcionaba a pleno rendimiento y sus siete tanques de cinco metros traían cada hora al mundo 450 kg de vidrio destinado a paneles LCD para televisores. Uno de estos tanques podría ser suficiente para la demanda inicial de Apple. Pero primero fue necesario revisar las fórmulas de las antiguas composiciones de Chemcor. El cristal no sólo tenía que tener un grosor de 1,3 mm, sino que también tenía que ser mucho más agradable a la vista que, por ejemplo, el relleno de una cabina telefónica. Elisson y su equipo tuvieron seis semanas para perfeccionarlo. Para que el vidrio pueda modificarse en el proceso de "fusión por estirado", es necesario que sea extremadamente flexible incluso a temperaturas relativamente bajas. El problema es que cualquier cosa que se haga para mejorar la elasticidad también aumenta sustancialmente el punto de fusión. Al modificar varios ingredientes existentes y agregar un ingrediente secreto, los científicos pudieron mejorar la viscosidad y al mismo tiempo garantizar una mayor tensión en el vidrio y un intercambio iónico más rápido. El tanque fue lanzado en mayo de 2007. Durante junio, produjo suficiente Gorilla Glass para llenar más de cuatro campos de fútbol.

En cinco años, Gorilla Glass ha pasado de ser un mero material a un estándar estético: una pequeña división que separa nuestro ser físico de las vidas virtuales que llevamos en nuestros bolsillos. Tocamos la capa exterior de vidrio y nuestro cuerpo cierra el circuito entre el electrodo y su vecino, convirtiendo el movimiento en datos. Gorilla ahora aparece en más de 750 productos de 33 marcas en todo el mundo, incluidas computadoras portátiles, tabletas, teléfonos inteligentes y televisores. Si pasas el dedo por un dispositivo con regularidad, probablemente ya estés familiarizado con Gorilla Glass.

Los ingresos de Corning se han disparado a lo largo de los años, de 20 millones de dólares en 2007 a 700 millones de dólares en 2011. Y parece que habrá otros usos posibles para el vidrio. Eckersley O'Callaghan, cuyos diseñadores son responsables de la apariencia de varias Apple Store icónicas, lo ha demostrado en la práctica. En el Festival de Diseño de Londres de este año, presentaron una escultura hecha únicamente de Gorilla Glass. Esto podría eventualmente reaparecer en los parabrisas de los automóviles. Actualmente la empresa está negociando su uso en coches deportivos.

¿Cómo es hoy la situación en torno al vidrio? En Harrodsburg, máquinas especiales los cargan rutinariamente en cajas de madera, los transportan en camiones a Louisville y luego los envían por tren hacia la costa oeste. Una vez allí, las láminas de vidrio se colocan en buques de carga y se transportan a fábricas en China, donde se someten a varios procesos finales. Primero se les da un baño de potasio caliente y luego se cortan en rectángulos más pequeños.

Por supuesto, a pesar de todas sus propiedades mágicas, Gorilla Glass puede fallar y, a veces, incluso de manera muy "eficaz". Se rompe cuando dejamos caer el teléfono, se convierte en araña cuando se dobla, se agrieta cuando nos sentamos sobre él. Después de todo, sigue siendo vidrio. Y es por eso que hay un pequeño equipo de personas en Corning que pasan la mayor parte del día analizándolo.

“Lo llamamos martillo noruego”, dice Jaymin Amin mientras saca un gran cilindro de metal de la caja. Los ingenieros aeronáuticos suelen utilizar esta herramienta para probar la resistencia del fuselaje de aluminio de los aviones. Amin, que supervisa el desarrollo de todos los nuevos materiales, estira el resorte del martillo y libera 2 julios de energía en la lámina de vidrio de un milímetro de espesor. Tal fuerza creará una gran abolladura en la madera maciza, pero no le pasará nada al vidrio.

El éxito de Gorilla Glass supone varios obstáculos para Corning. Por primera vez en su historia, la empresa tiene que hacer frente a una demanda tan alta de nuevas versiones de sus productos: cada vez que lanza una nueva versión de vidrio, es necesario controlar su comportamiento en términos de fiabilidad y robustez directamente en el campo. Para ello, el equipo de Amin recolecta cientos de teléfonos móviles rotos. "El daño, ya sea pequeño o grande, casi siempre comienza en el mismo lugar", dice el científico Kevin Reiman, señalando una grieta casi invisible en el HTC Wildfire, uno de los varios teléfonos rotos que tiene sobre la mesa frente a él. Una vez que encuentres esta grieta, podrás medir su profundidad para tener una idea de la presión a la que fue sometido el vidrio; Si puedes imitar esta grieta, puedes investigar cómo se propagó por el material e intentar prevenirla en el futuro, ya sea modificando la composición o mediante endurecimiento químico.

Con esta información, el resto del equipo de Amin puede investigar el mismo fallo material una y otra vez. Para ello utilizan presiones de palanca, pruebas de caída sobre superficies de granito, hormigón y asfalto, dejan caer diversos objetos sobre el cristal y, en general, utilizan una serie de dispositivos de tortura de aspecto industrial con un arsenal de puntas de diamante. Incluso tienen una cámara de alta velocidad capaz de grabar un millón de fotogramas por segundo, lo que resulta útil para estudios de flexión del vidrio y propagación de grietas.

Sin embargo, toda esa destrucción controlada da sus frutos para la empresa. En comparación con la primera versión, Gorilla Glass 2 es un veinte por ciento más resistente (y la tercera versión debería llegar al mercado a principios del próximo año). Los científicos de Corning lograron esto llevando la compresión de la capa exterior al límite (fueron un poco conservadores con la primera versión de Gorilla Glass) sin aumentar el riesgo de rotura explosiva asociada con este cambio. Sin embargo, el vidrio es un material frágil. Y si bien los materiales quebradizos resisten muy bien la compresión, son extremadamente débiles cuando se estiran: si los doblas, pueden romperse. La clave de Gorilla Glass es la compresión de la capa exterior, lo que evita que las grietas se extiendan por todo el material. Cuando se cae el teléfono, es posible que la pantalla no se rompa inmediatamente, pero la caída podría causar daños suficientes (incluso una grieta microscópica es suficiente) para afectar fundamentalmente la resistencia del material. La siguiente caída más leve puede tener graves consecuencias. Ésta es una de las consecuencias inevitables de trabajar con un material que implica compromisos, crear una superficie perfectamente invisible.

Estamos de regreso en la fábrica de Harrodsburg, donde un hombre con una camiseta negra de Gorilla Glass está trabajando con una lámina de vidrio de tan solo 100 micrones (aproximadamente el grosor de una lámina de aluminio). La máquina que maneja hace pasar el material a través de una serie de rodillos, de los cuales el vidrio emerge doblado como un enorme trozo de papel transparente y brillante. Este material notablemente delgado y enrollable se llama Willow. A diferencia de Gorilla Glass, que funciona un poco como una armadura, Willow se puede comparar más con un impermeable. Es duradero y ligero y tiene mucho potencial. Los investigadores de Corning creen que el material podría encontrar aplicaciones en diseños de teléfonos inteligentes flexibles y pantallas OLED ultrafinas. A una de las empresas energéticas también le gustaría que Willow se utilizara en paneles solares. En Corning incluso imaginan libros electrónicos con páginas de cristal.

Un día, Willow entregará 150 metros de vidrio en enormes bobinas. Es decir, si alguien realmente lo ordena. Por ahora, las bobinas permanecen inactivas en la fábrica de Harrodsburgh, esperando que surja el problema adecuado.

Fuente: Wired.com
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