超薄超強度的未來(lái)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)驗搞砸了。在1952年的一天，這位康寧玻璃廠(chǎng)（CorningGlassWorks）化學(xué)家將一塊光敏玻璃的樣本放到火爐中，將溫度設定在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；但當他打開(kāi)爐門(mén)時(shí)卻奇怪地發(fā)現，這塊鋰硅酸鹽玻璃已經(jīng)變成了一塊奶白色的薄板。當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)入選了美國國家發(fā)明家名人堂（NationalInventorsHallofFame），但在當時(shí)他并不知道自己偶然間發(fā)明了第一塊有機微晶玻璃，這種材料隨后被康寧命名為“微晶玻璃”（Pyroceram），其重量比鋁要輕，但強度卻高于高碳鋼，與常規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，被用于從導彈鼻錐到化學(xué)試驗室等各個(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項目，這是一項大規模的開(kāi)發(fā)項目，目的是探索其他可增強玻璃的方式。隨后這個(gè)項目取得了突破性的進(jìn)展，康寧的科學(xué)家們在對當時(shí)來(lái)說(shuō)最新開(kāi)發(fā)出來(lái)一種增強玻璃的方法（具體操作是將玻璃浸在一盆加熱后的鉀鹽中）進(jìn)行微調時(shí)發(fā)現，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)卓越的強度和耐久性?？茖W(xué)家們迅速進(jìn)行了一系列的測試來(lái)考驗其強度，如從九層高的建筑物上向下投擲強化玻璃杯，以及使用凍雞猛烈撞擊玻璃（這種玻璃的內部代號為0317）等。實(shí)驗發(fā)現，這種玻璃能彎曲和扭曲至非常高的程度，然后才會(huì )破裂；從數據上來(lái)看，這種玻璃能承受每平方英寸10萬(wàn)磅（相當于每平方米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，認為這種玻璃能用于公用電話(huà)亭、監獄窗戶(hù)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(chǎng)商對玻璃碎裂時(shí)可能產(chǎn)生的爆炸性后果感到擔心。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)也曾出現在由美國汽車(chē)公司（AmericanMotors）生產(chǎn)的Javelin（標槍?zhuān)┢?chē)上，但大多數汽車(chē)制造商都并不相信這種新的強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)一直都表現良好。
康寧發(fā)明了一種昂貴的升級版玻璃，但卻無(wú)人問(wèn)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(wú)補于事，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。
當玻璃進(jìn)行強化后，能承受來(lái)自于杠桿壓機床的龐大壓力
從空中俯瞰，康寧位于紐約州北部的公司總部大樓看起來(lái)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）在二十世紀九十年代早期設計的，其結構以錯列的方式成扇形散開(kāi)。但從地面上來(lái)看，彩色的窗戶(hù)和延長(cháng)的屋檐則讓這幢大廈看起來(lái)更像是一座光亮的、未來(lái)主義派的日本宮殿。
康寧首席執行官魏文德（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)數百萬(wàn)平方英尺的超薄超強度玻璃，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)間里完成這項任務(wù)。他們兩人合作的故事——包括喬布斯嘗試訓誡魏文德，讓他知道玻璃的原則，以及喬布斯堅持認為這種壯舉是可以實(shí)現的，諸如此類(lèi)——已經(jīng)廣為人知。但是，魏文德到底是如何圓滿(mǎn)地完成了這項任務(wù)并非很多人了解的事情。
魏文德在1983年加盟康寧，曾負責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情調的、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(xiàn)電頻率透明度的問(wèn)題。“玻璃的設計價(jià)值中存在一種基本事實(shí)。”魏文德說(shuō)道，他手中拿著(zhù)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(lái)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(lái)，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計，同樣都著(zhù)迷于雕琢細節，也同樣都會(huì )被巨大的挑戰和偉大的想法所吸引。不過(guò)，喬布斯的管理風(fēng)格是獨斷專(zhuān)行的，而魏文德（跟康寧的許多前任首席執行官一樣）則傾向于鼓勵某種程度上的反抗。“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(shuō)道。“我們能以一種非常放松的方式在這些小型團隊中共事——說(shuō)來(lái)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，這與其相對偏遠的地理位置、在1%上下徘徊的年度人才流失率以及龐大的傳統制度有關(guān)。（斯圖基現在已是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)驗室中徜徉。）“我們這里都是終身奉獻者。”魏文德微笑著(zhù)說(shuō)道。“我們認識彼此已有很長(cháng)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)行的對話(huà)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)想法的內容是，人們不會(huì )想要盯著(zhù)手機的小小屏幕來(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備。后來(lái)，這種設備被命名為iPhone。
喬布斯可能曾對綠色激光不屑一顧，但對康寧來(lái)說(shuō)，這種激光代表著(zhù)定義這家公司的創(chuàng )新類(lèi)型。對于康寧來(lái)說(shuō)，實(shí)驗的尊嚴是不可侵犯的，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)格導致康寧股價(jià)從100美元直落至2002年的1.50美元，但當時(shí)這家公司的首席執行官打消了科學(xué)家的疑慮，稱(chēng)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。”哈佛大學(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。“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(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，然后將其應用于其他地方的意愿和能力有關(guān)。
玻璃本質(zhì)上是極細粉末的混合物，如石灰巖、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，當時(shí)蘋(píng)果甚至還沒(méi)有進(jìn)入手機領(lǐng)域。在這個(gè)想法出現以前不久，摩托羅拉發(fā)布了RazrV3，這是一款翻蓋手機，其特點(diǎn)是使用玻璃顯示屏取代了傳統上的高強度塑料?？祵幗M建了一支不大的團隊，負責研究類(lèi)似于0317的玻璃是否能被重新啟用，應用于手機和手表等產(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，公司高管認為，這種特種產(chǎn)品能給康寧帶來(lái)少量利潤。這個(gè)項目的代號名是“GorillaGlass”（大猩猩玻璃）。
到喬布斯在2007年2月份打電話(huà)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?；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)還能保持強度呢？化學(xué)鋼化工藝是否能有效地應用于這樣的一種玻璃呢？沒(méi)人知道答案。所以對魏文德來(lái)說(shuō)，當時(shí)他作出的決定是任何一位傾向于采取冒險活動(dòng)的首席執行官都會(huì )去做的事情。他答應了蘋(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)際上現代工業(yè)玻璃是極其復雜的一種東西。標準的鈉鈣玻璃用來(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是將一種玻璃的成分構成及其想要的特質(zhì)與工藝流程進(jìn)行匹配。設計公式是一個(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(xiàn)、耐高溫或是可折射光線(xiàn)等。但問(wèn)題也隨之而來(lái)，那就是當成分構成改變時(shí)，哪怕是最微小的調整也會(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)險是可能會(huì )沉淀不均。此外，最大化玻璃的強度意味著(zhù)，當這種玻璃無(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“權衡取舍”法則主導的材料，這也正是玻璃的成分構成（尤其是那些經(jīng)過(guò)細微調整來(lái)適應特定的生產(chǎn)流程的成分構成）是受到嚴密保護的秘密的原因所在。
在玻璃的生產(chǎn)過(guò)程中，最關(guān)鍵的步驟之一是冷卻。就標準玻璃的大規模生產(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應力，否則玻璃就容易破裂。但鋼化玻璃的目標是在材料內層和外層之間提供更大應力，這會(huì )讓玻璃變得更有強度：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，而內層則仍處于熔化狀態(tài)。在玻璃的中心冷卻時(shí)，內層也會(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。如果鑿穿這種強化后的外部壓縮層，達到內部的張力地帶，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，玻璃被強化的量級要取決于玻璃本身在冷卻時(shí)的收縮程度，而大多數的成分構成都只會(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”將可承受數量龐大的“懲罰”，如連續的錘擊等。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)強化玻璃的化學(xué)鋼化方法是在二十世紀六十年代開(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。“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，當這種玻璃被放入加熱熔化后的鉀鹽中時(shí)，就會(huì )受熱擴張。納和鉀在元素周期表中處于同一個(gè)縱列中，這意味著(zhù)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 )更加緊密地擠在這個(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)玻璃表面的抗壓應力層就形成了。與熱強化玻璃相比，化學(xué)鋼化玻璃擁有更強的表面壓縮度。
康寧工程師使用一系列設備來(lái)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計。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，因為那可能需要幾年時(shí)間。為了在蘋(píng)果給出的最后期限以前完成這項工作，康寧的兩名成分構成科學(xué)家亞當·埃里森（AdamEllison）和馬特·德吉內卡（MattDejneka）接到了一項任務(wù)，內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(chēng)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)按照規定的速度“下拉”，從而形成連續不斷的玻璃薄片；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(chǎng)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(mǎn)滿(mǎn)當當，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(mǎn)足蘋(píng)果最初的要求。但首先要做的是，老Chemcor的成分構成必須重新進(jìn)行公式設計。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(huà)亭的窗格玻璃等。埃里森和他領(lǐng)導下的團隊有6個(gè)星期時(shí)間來(lái)重新設計公式。為了能與“熔融下拉”制程兼容，這種玻璃還需在相當低的溫度下?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。這些成分構成科學(xué)家發(fā)現，通過(guò)同時(shí)改變成分構成的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”。
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字化身區分開(kāi)來(lái)。我們觸摸設備的外層，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)作轉換為數據?，F在這種玻璃已經(jīng)用于全球范圍內的750多種產(chǎn)品和33個(gè)品牌，包括筆記本電腦、平板電腦、智能手機和電視等。如果你曾觸摸、滑動(dòng)或愛(ài)撫一種電子設備，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(cháng)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)的倫敦設計節上，EckersleyO’Callaghan——負責蘋(píng)果某些最具標志性的專(zhuān)賣(mài)店進(jìn)行設計的公司——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)運輸的方式運送到路易斯維爾（Louisville），然后裝載到一輛西行的火車(chē)上；在達到西海岸以后，這些玻璃會(huì )被裝載到貨船上，運向康寧旗下位于中國的一家“最后修整”工廠(chǎng)，在那里這些玻璃會(huì )在裝滿(mǎn)熔化鉀的器具中“洗澡”，然后被切割成可被觸摸的長(cháng)方形。
當然，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“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。當手機掉到地上時(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)團隊為何要花時(shí)間對其進(jìn)行改良的原因所在。
“我們將這個(gè)稱(chēng)為‘挪威之錘’。”“大猩猩玻璃”家族所有新玻璃開(kāi)發(fā)工作的負責人杰明·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)工具被飛機工程師廣泛用于測試飛機鋁制機身的強度。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(wú)損。
“大猩猩玻璃”的成功對康寧來(lái)說(shuō)代表著(zhù)某種獨特的挑戰，這是這家公司首次面臨著(zhù)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)域中的表現都需要受到監控，目的是確保其可靠性和穩健性。為了做到這一點(diǎn)，艾敏及其領(lǐng)導下的團隊搜集了數以百計的已破裂“大猩猩玻璃”手機。“幾乎所有的破裂，無(wú)論是大是小，都是從一個(gè)點(diǎn)開(kāi)始的。”康寧的高級研究科學(xué)家凱文·雷曼（KevinReiman）說(shuō)道，他指向一部HTCWildfire手機的一塊幾乎看不到的芯片。他的面前擺著(zhù)許多顯示屏破裂的手機，這部HTC手機是其中之一。一旦能找到那個(gè)點(diǎn)，那么就能開(kāi)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，并設法防止破裂的發(fā)生，無(wú)論是通過(guò)改變成分結構改變的方式，還是通過(guò)化學(xué)強化的方式。
在這種信息的“武裝”下，艾敏的團隊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、滴落試驗器、自由引力球體墜落以及多種工業(yè)彎折設備來(lái)進(jìn)行這種測試，甚至還動(dòng)用了一個(gè)高速攝像機，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?？祵幍某煞謽嫵煽茖W(xué)家將抗壓應力推升到了極限，從而完成了這項任務(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，那么就可能導致其破裂。對“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)生災難性的后果。手機掉到地上一次，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(wú)法抗拒以后承受的力量；在這種情況下，如果手機第二次掉到地上，即使并非那么嚴重，對顯示屏來(lái)說(shuō)也可能會(huì )是致命的。對于一種一切都與“權衡取舍”法則有關(guān)的材料來(lái)說(shuō)，這是一種無(wú)可避免的后果。
現在讓我們回到康寧的哈羅斯伯格工廠(chǎng)看一看。一名身穿黑色“大猩猩玻璃”T恤衫的男子正在引導一張100微米厚（大約相當于鋁箔紙的厚度）的玻璃薄片通過(guò)一系列的滾筒。這臺機器看起來(lái)就像是一部印刷機，而從這臺機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(chēng)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想是，這種玻璃將可促進(jìn)有彈性的智能手機設計和超薄的、可卷動(dòng)的OLED顯示屏。對電力公司來(lái)說(shuō)，也能使用Willow生產(chǎn)柔韌的太陽(yáng)能電池?？祵幧踔吝€構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(cháng)。就現在而言，成卷的Willow玻璃還靜靜地躺在哈羅斯伯格工廠(chǎng)的地面上；它是一種解決方案，正等待著(zhù)合適的問(wèn)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(guò)改變生活的創(chuàng )新為行業(yè)和社會(huì )做出了巨大貢獻。
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備數從900萬(wàn)智能設備一路飆升至2016年45億部，占據全球移動(dòng)設備蓋板玻璃73%的市場(chǎng)份額，并完全占領(lǐng)蓋板玻璃的高端市場(chǎng)。
第五代康寧大猩猩繼續從抗摔和抗刮兩個(gè)維度針對玻璃強度進(jìn)行改進(jìn)，一個(gè)直觀(guān)的標準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(hù)手持手機的高度，無(wú)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殼產(chǎn)業(yè)一次致命打擊。在康寧實(shí)驗室中，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，實(shí)驗性質(zhì)的產(chǎn)品并不能代表蓋板玻璃抗摔性能的全部，手機的外觀(guān)設計、重量以及內部布局等都會(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(chǎng)商一起完成相應的抗摔測試，包括邊角跌落測試。在問(wèn)及目前普及的2.5D玻璃是否因為保護面積變小比2D玻璃更易碎時(shí)，康寧表示強度足夠的我玻璃仍需要廠(chǎng)商合理的設計。
在談及上一年以抗摔出名的MotoX極時(shí)，康寧也承認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(guò)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(guò)那個(gè)手機，任何在玻璃之外加膜的防護手段都是性能折扣的。這實(shí)際上是加強版的防爆膜，索尼也用過(guò)?？祵幘拖胱尣Ａげ凰?。”
目前已經(jīng)有超過(guò)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(chǎng)商均熱衷于將康寧大猩猩玻璃作為手機的賣(mài)點(diǎn)之一。而對于第五代大猩猩玻璃，康寧給出的指導手機售價(jià)區間為100-400美元，這幾乎涵蓋了從千元機到國產(chǎn)旗艦機的范圍?？祵幈硎倦m然第五代大猩猩玻璃的成本會(huì )略微上升，但僅占智能手機成本0.5%－1%，并不是因為價(jià)格問(wèn)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(hù)廠(chǎng)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？因為大家都希望能夠采納市場(chǎng)上面最佳、最好的產(chǎn)品”康寧大猩猩玻璃部門(mén)副總裁兼商務(wù)總監JoneDuke在接受采訪(fǎng)時(shí)打消了我們對成本的憂(yōu)慮。
康寧大中華區總裁兼總經(jīng)理李放同時(shí)也透露，三季度末國內會(huì )有幾個(gè)品牌廠(chǎng)商會(huì )推出配備康寧第五代大猩猩玻璃的手機，這些都會(huì )由手機廠(chǎng)商自己來(lái)宣布。這也意味著(zhù)國產(chǎn)手機會(huì )搶得第五代大猩猩玻璃的首發(fā)，從時(shí)間節點(diǎn)上來(lái)看，9月末推出的新機不妨關(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(lái)自藍寶石玻璃的狙擊。從材質(zhì)屬性上來(lái)看莫氏硬度為9的藍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的藍寶石蓋板玻璃隨著(zhù)廠(chǎng)商的倒閉無(wú)疾而終，但康寧卻早早意識到無(wú)論是OEM廠(chǎng)商還是消費者，對玻璃屏幕的不碎夢(mèng)有著(zhù)極度渴望。這觸發(fā)了康寧對終極強度材料的研究，早在2014年康寧就成立了ProjectPhire項目組，Phire相比于Sapphire（藍寶石）僅字母之差，與藍寶石玻璃或者說(shuō)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度,同時(shí)也具備藍寶石玻璃的高耐劃性特點(diǎn)。從我們最新了解的狀況來(lái)看，Phire技術(shù)仍在研發(fā)當中。“它的性能方面，應對跌落的保護性方面是和第五代大猩猩是差不多的，同時(shí)它在傳導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，它是可以達到像是藍寶石的水平”。不過(guò)Phire并非一種新型玻璃材料，康寧采用涂層的方式來(lái)解決抗摔難題，而更多信息并沒(méi)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，還跟手機本身的設計有關(guān)。兩臺同樣使用大猩猩玻璃的不同品牌手機，在同樣的實(shí)驗環(huán)境下，能承受的跌落高度并不一定相同，這跟OEM廠(chǎng)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(chǎng)商并沒(méi)有精確貼合，那會(huì )造成不同的跌落受損情況。
調查顯示，85%的人一年至少會(huì )跌落一次手機，63%的人會(huì )在腰間跌落，而使用手機的高度一般并不會(huì )超過(guò)1.6米，提升測試標準后的第五代大猩猩，應該是很不容易在跌落中摔壞了。測試工程師告訴愛(ài)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米高度能達到80%完好率，因此以1.6米為基準高度。
其實(shí)大猩猩玻璃也用在日常蓋板玻璃市場(chǎng)，一種全新的裝飾設計技術(shù)VibrantCorningGorillaGlass已經(jīng)投入市場(chǎng)，OEM廠(chǎng)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(chǎng)商能在筆記本蓋板上實(shí)現個(gè)性化定制。
根據今年的調查統計，全球4.5億臺智能設備使用的都是康寧大猩猩玻璃，出貨率達到73%，覆蓋1800款產(chǎn)品，目前有超過(guò)40家主流手機OEM廠(chǎng)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即將通過(guò)OEM廠(chǎng)商發(fā)布。因為玻璃蓋板占據整個(gè)手機的成本并不多，因此第五代大猩猩玻璃跟第四代相比并不會(huì )讓OEM廠(chǎng)商支出太多的成本上，相信Q3以后，第五代大猩猩玻璃會(huì )成為高端智能手機的標配。
康寧的玻璃時(shí)代
康寧一直強調自己是通過(guò)創(chuàng )新來(lái)改變生活，研發(fā)出不會(huì )摔碎的蓋板玻璃曾花費了康寧幾代人的心血，而這條道路上康寧還在堅定不移的走下去。與此同時(shí)入華30多年來(lái)，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(guò)卓越成就?？祵幍牟ＡР牧喜粌H用在手機上，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(mèng)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(lái)。
