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Pouco antes do lançamento do primeiro iPhone, Steve Jobs reuniu seus funcionários e ficou furioso com a quantidade de arranhões que apareceram no protótipo que ele estava usando depois de algumas semanas. Ficou claro que não era possível usar vidro padrão, então Jobs se uniu à empresa de vidro Corning. No entanto, sua história remonta ao século passado.

Tudo começou com uma experiência fracassada. Um dia, em 1952, o químico Don Stookey, da Corning Glass Works, testou uma amostra de vidro fotossensível e colocou-a num forno a 600°C. Porém, durante o teste, ocorreu um erro em um dos reguladores e a temperatura subiu para 900 °C. Stookey esperava encontrar um pedaço de vidro derretido e uma fornalha destruída após esse erro. Em vez disso, porém, ele descobriu que sua amostra havia se transformado em uma placa branca leitosa. Ao tentar agarrá-la, a pinça escorregou e caiu no chão. Em vez de se quebrar no chão, ele ricocheteou.

Don Stookey não sabia disso na época, mas acabara de inventar a primeira vitrocerâmica sintética; Corning mais tarde chamou esse material de Pyroceram. Mais leve que o alumínio, mais duro que o aço com alto teor de carbono e muitas vezes mais forte que o vidro comum de cal sodada, logo encontrou uso em tudo, desde mísseis balísticos até laboratórios químicos. Também foi usado em fornos de micro-ondas e, em 1959, o Pyroceram entrou nas casas na forma de panelas CorningWare.

O novo material foi um grande benefício financeiro para a Corning e permitiu o lançamento do Projeto Muscle, um enorme esforço de pesquisa para encontrar outras formas de endurecer o vidro. Um avanço fundamental ocorreu quando os pesquisadores criaram um método para fortalecer o vidro, mergulhando-o em uma solução quente de sal de potássio. Eles descobriram que quando adicionaram óxido de alumínio à composição do vidro antes de mergulhá-lo na solução, o material resultante era notavelmente forte e durável. Os cientistas logo começaram a jogar esse vidro endurecido de seu prédio de nove andares e a bombardear o vidro, conhecido internamente como 0317, com galinhas congeladas. O vidro podia ser dobrado e torcido a um grau extraordinário e também suportava uma pressão de cerca de 17 kg/cm. (O vidro comum pode ser submetido a uma pressão de cerca de 850 kg/cm1.) Em 250, a Corning começou a oferecer o material sob o nome Chemcor, acreditando que encontraria aplicações em produtos como cabines telefônicas, janelas de prisões ou óculos.

Embora no início houvesse muito interesse pelo material, as vendas foram baixas. Várias empresas fizeram pedidos de óculos de segurança. No entanto, estes foram logo retirados devido a preocupações sobre a forma explosiva como o vidro poderia quebrar. A Chemcor aparentemente poderia se tornar o material ideal para pára-brisas de automóveis; embora tenha aparecido em alguns AMC Javelins, a maioria dos fabricantes não estava convencida de seus méritos. Eles não acreditavam que a Chemcor compensasse o aumento de custos, especialmente porque vinham usando vidro laminado com sucesso desde a década de 30.

A Corning inventou uma inovação cara com a qual ninguém se importou. Ele certamente não foi ajudado pelos testes de colisão, que mostraram que com pára-brisas “a cabeça humana mostra desacelerações significativamente maiores” – o Chemcor sobreviveu ileso, mas o crânio humano não.

Depois que a empresa tentou, sem sucesso, vender o material para a Ford Motors e outras montadoras, o Projeto Muscle foi encerrado em 1971 e o material da Chemcor acabou no gelo. Foi uma solução que teve que esperar pelo problema certo.

Estamos no estado de Nova York, onde está localizado o edifício sede da Corning. O diretor da empresa, Wendell Weeks, tem seu escritório no segundo andar. E foi precisamente aqui que Steve Jobs atribuiu a Weeks, então com 55 anos, uma tarefa aparentemente impossível: produzir centenas de milhares de metros quadrados de vidro ultrafino e ultra-forte que não existia até agora. E dentro de seis meses. A história desta colaboração – incluindo a tentativa de Jobs de ensinar a Weeks os princípios de como o vidro funciona e a sua crença de que o objectivo pode ser alcançado – é bem conhecida. Não se sabe mais como a Corning realmente conseguiu isso.

Weeks ingressou na empresa em 1983; antes de 2005, ocupava o cargo mais alto, supervisionando a divisão de televisão, bem como o departamento de aplicações especiais especializadas. Pergunte a ele sobre o vidro e ele lhe dirá que é um material lindo e exótico, cujo potencial os cientistas apenas começaram a descobrir hoje. Ele vai elogiar sua “autenticidade” e prazer ao toque, apenas para lhe contar sobre suas propriedades físicas depois de um tempo.

Weeks e Jobs compartilhavam uma fraqueza pelo design e uma obsessão pelos detalhes. Ambos foram atraídos por grandes desafios e ideias. Do lado da gestão, contudo, Jobs era um pouco ditador, enquanto Weeks, por outro lado (como muitos dos seus antecessores na Corning), apoia um regime mais livre sem muita consideração pela subordinação. “Não há separação entre mim e os pesquisadores individuais”, diz Weeks.

E, de facto, apesar de ser uma grande empresa – tinha 29 000 funcionários e receitas de 7,9 mil milhões de dólares no ano passado – a Corning ainda actua como uma pequena empresa. Isso é possível devido à relativa distância do mundo exterior, à taxa de mortalidade que gira em torno de 1% ao ano e também à famosa história da empresa. (Don Stookey, agora com 97 anos, e outras lendas da Corning ainda podem ser vistos nos corredores e laboratórios do centro de pesquisa de Sullivan Park.) “Estamos todos aqui para o resto da vida”, sorri Weeks. "Nós nos conhecemos aqui há muito tempo e vivenciamos muitos sucessos e fracassos juntos."

Uma das primeiras conversas entre Weeks e Jobs não teve nada a ver com vidro. Ao mesmo tempo, os cientistas da Corning estavam trabalhando na tecnologia de microprojeção – mais especificamente, uma maneira melhor de usar lasers verdes sintéticos. A ideia principal era que as pessoas não queriam ficar olhando para uma tela em miniatura no celular o dia todo quando queriam assistir a filmes ou programas de TV, e a projeção parecia uma solução natural. No entanto, quando Weeks discutiu a ideia com Jobs, o chefe da Apple considerou-a um disparate. Ao mesmo tempo, mencionou que está trabalhando em algo melhor – um dispositivo cuja superfície é inteiramente composta por um display. Foi chamado de iPhone.

Embora Jobs tenha condenado os lasers verdes, eles representam a “inovação pela inovação” que é tão característica da Corning. A empresa tem tanto respeito pela experimentação que investe respeitáveis ​​10% de seus lucros em pesquisa e desenvolvimento todos os anos. E nos bons e maus momentos. Quando a sinistra bolha das pontocom rebentou em 2000 e o valor da Corning caiu de 100 dólares por acção para 1,50 dólares, o seu CEO garantiu aos investigadores não só que a investigação ainda estava no coração da empresa, mas que eram a investigação e o desenvolvimento que a mantinham em funcionamento. trazer de volta ao sucesso.

“É uma das poucas empresas de base tecnológica que consegue reorientar-se regularmente”, diz Rebecca Henderson, professora da Harvard Business School que estudou a história da Corning. “Isso é muito fácil de dizer, mas difícil de fazer.” Parte desse sucesso reside na capacidade não apenas de desenvolver novas tecnologias, mas também de descobrir como começar a produzi-las em grande escala. Mesmo que a Corning seja bem sucedida em ambos os aspectos, muitas vezes pode levar décadas para encontrar um mercado adequado – e suficientemente rentável – para o seu produto. Como diz o Professor Henderson, a inovação, de acordo com Corning, muitas vezes significa pegar ideias falhadas e utilizá-las para um propósito completamente diferente.

A ideia de tirar o pó das amostras da Chemcor surgiu em 2005, antes mesmo de a Apple entrar no jogo. Na época, a Motorola lançou o Razr V3, um celular tipo concha que usava vidro em vez da típica tela de plástico rígido. A Corning formou um pequeno grupo com a tarefa de ver se era possível reviver o vidro Tipo 0317 para uso em dispositivos como telefones celulares ou relógios. As amostras antigas da Chemcor tinham cerca de 4 milímetros de espessura. Talvez eles pudessem ser diluídos. Após diversas pesquisas de mercado, a direção da empresa se convenceu de que a empresa poderia ganhar algum dinheiro com esse produto especializado. O projeto foi batizado de Gorilla Glass.

Em 2007, quando Jobs expressou suas ideias sobre o novo material, o projeto não foi muito longe. A Apple claramente exigia grandes quantidades de vidro quimicamente temperado com 1,3 mm de espessura – algo que ninguém havia criado antes. Poderia a Chemcor, que ainda não foi produzida em massa, estar ligada a um processo de fabricação que pudesse atender à enorme demanda? É possível tornar ultrafino um material originalmente destinado ao vidro automotivo e ao mesmo tempo manter sua resistência? O processo de endurecimento químico será eficaz para esse tipo de vidro? Na época, ninguém sabia a resposta para essas perguntas. Assim, Weeks fez exatamente o que qualquer CEO avesso ao risco faria. Ele disse sim.

Para um material tão notório que é essencialmente invisível, o vidro industrial moderno é extremamente complexo. O vidro comum de cal sodada é suficiente para a produção de garrafas ou lâmpadas, mas é muito inadequado para outros usos, pois pode se estilhaçar em cacos pontiagudos. O vidro borossilicato como o Pyrex é excelente para resistir ao choque térmico, mas seu derretimento requer muita energia. Além disso, existem apenas dois métodos pelos quais o vidro pode ser produzido em massa – tecnologia de fusão e um processo conhecido como flutuação, onde o vidro fundido é derramado sobre uma base de estanho fundido. Um dos desafios que a fábrica de vidro tem de enfrentar é a necessidade de adequar uma nova composição, com todas as características exigidas, ao processo produtivo. Uma coisa é criar uma fórmula. Segundo ele, a segunda coisa é fazer o produto final.

Independentemente da composição, o principal componente do vidro é a sílica (também conhecida como areia). Por ter um ponto de fusão muito alto (1 °C), outros produtos químicos, como o óxido de sódio, são usados ​​para baixá-lo. Graças a isso é possível trabalhar o vidro com mais facilidade e também produzi-lo de forma mais barata. Muitos desses produtos químicos também conferem propriedades específicas ao vidro, como resistência aos raios X ou altas temperaturas, capacidade de refletir luz ou dispersar cores. Contudo, surgem problemas quando a composição é alterada: o menor ajuste pode resultar num produto radicalmente diferente. Por exemplo, se você usar um material denso como bário ou lantânio, conseguirá uma redução no ponto de fusão, mas corre o risco de o material final não ficar completamente homogêneo. E quando você fortalece o vidro, também aumenta o risco de fragmentação explosiva se ele quebrar. Em suma, o vidro é um material regido pelo compromisso. É justamente por isso que as composições, e principalmente aquelas sintonizadas com um processo de produção específico, são um segredo tão bem guardado.

Uma das principais etapas na produção do vidro é o seu resfriamento. Na produção em massa de vidro padrão, é essencial resfriar o material de forma gradual e uniforme para minimizar as tensões internas que, de outra forma, tornariam o vidro quebrado mais facilmente. Já no vidro temperado, o objetivo é adicionar tensão entre as camadas interna e externa do material. A têmpera do vidro pode, paradoxalmente, tornar o vidro mais resistente: o vidro é primeiro aquecido até amolecer e depois a sua superfície externa é arrefecida bruscamente. A camada externa encolhe rapidamente, enquanto a interna permanece ainda derretida. Durante o resfriamento, a camada interna tenta encolher, agindo assim sobre a camada externa. Uma tensão é criada no meio do material enquanto a superfície é ainda mais densificada. O vidro temperado pode quebrar se passarmos pela camada de pressão externa até a área de tensão. No entanto, mesmo o endurecimento do vidro tem os seus limites. O aumento máximo possível na resistência do material depende da taxa de seu encolhimento durante o resfriamento; a maioria das composições encolhe apenas ligeiramente.

A relação entre compressão e tensão é melhor demonstrada pelo seguinte experimento: ao despejar vidro derretido em água gelada, criamos formações semelhantes a lágrimas, cuja parte mais espessa é capaz de suportar enormes quantidades de pressão, incluindo repetidos golpes de martelo. Porém, a parte fina no final das gotas é mais vulnerável. Ao quebrá-la, a pedreira voará por todo o objeto a uma velocidade superior a 3 km/h, liberando assim a tensão interna. Explosivamente. Em alguns casos, a formação pode explodir com tanta força que emite um flash de luz.

O têmpera química do vidro, um método desenvolvido na década de 60, cria uma camada de pressão semelhante à têmpera, mas por meio de um processo chamado troca iônica. O vidro de aluminossilicato, como o Gorilla Glass, contém sílica, alumínio, magnésio e sódio. Quando imerso em sal de potássio fundido, o vidro aquece e se expande. O sódio e o potássio compartilham a mesma coluna na tabela periódica dos elementos e, portanto, comportam-se de maneira muito semelhante. A alta temperatura da solução salina aumenta a migração dos íons sódio do vidro, e os íons potássio, por outro lado, podem ocupar seu lugar sem serem perturbados. Como os íons potássio são maiores que os íons hidrogênio, eles estão mais concentrados no mesmo local. À medida que o vidro esfria, ele condensa ainda mais, criando uma camada de pressão na superfície. (A Corning garante uma troca iônica uniforme controlando fatores como temperatura e tempo.) Comparado ao têmpera de vidro, o endurecimento químico garante uma tensão de compressão mais alta na camada superficial (garantindo assim até quatro vezes a resistência) e pode ser usado em vidro de qualquer espessura e forma.

No final de março, os pesquisadores tinham a nova fórmula quase pronta. No entanto, eles ainda precisavam descobrir um método de produção. Inventar um novo processo de produção estava fora de questão, pois levaria anos. Para cumprir o prazo estabelecido pela Apple, dois dos cientistas, Adam Ellison e Matt Dejneka, foram encarregados de modificar e depurar um processo que a empresa já utilizava com sucesso. Eles precisavam de algo que fosse capaz de produzir enormes quantidades de vidro fino e transparente em questão de semanas.

Os cientistas basicamente tinham apenas uma opção: o processo de fusão. (Existem muitas tecnologias novas nesta indústria altamente inovadora, cujos nomes muitas vezes ainda não têm um equivalente checo.) Durante este processo, o vidro fundido é derramado sobre uma cunha especial chamada "isopipe". O vidro transborda em ambos os lados da parte mais grossa da cunha e se junta novamente no lado estreito inferior. Em seguida, ele viaja sobre rolos cuja velocidade é definida com precisão. Quanto mais rápido eles se moverem, mais fino será o vidro.

Uma das fábricas que utiliza esse processo está localizada em Harrodsburg, Kentucky. No início de 2007, essa filial funcionava a plena capacidade e seus sete tanques de cinco metros traziam ao mundo 450 kg de vidro destinado a painéis LCD de televisores a cada hora. Um desses tanques poderá ser suficiente para a demanda inicial da Apple. Mas primeiro foi necessário revisar as fórmulas das antigas composições da Chemcor. O vidro não só precisava ter 1,3 mm de espessura, como também precisava ser significativamente mais agradável de se ver do que, digamos, o preenchimento de uma cabine telefônica. Elisson e sua equipe tiveram seis semanas para aperfeiçoá-lo. Para que o vidro seja modificado no processo de "extração por fusão", é necessário que ele seja extremamente flexível mesmo em temperaturas relativamente baixas. O problema é que qualquer coisa que você faça para melhorar a elasticidade também aumenta substancialmente o ponto de fusão. Ao ajustar vários ingredientes existentes e adicionar um ingrediente secreto, os cientistas conseguiram melhorar a viscosidade e, ao mesmo tempo, proporcionar maior voltagem no vidro e troca iônica mais rápida. O tanque foi lançado em maio de 2007. Durante o mês de junho, produziu Gorilla Glass suficiente para encher quatro campos de futebol.

Em cinco anos, o Gorilla Glass passou de um mero material a um padrão estético – uma pequena divisão que separa o nosso eu físico das vidas virtuais que carregamos nos bolsos. Tocamos a camada externa de vidro e nosso corpo fecha o circuito entre o eletrodo e seu vizinho, convertendo movimento em dados. Gorilla agora está presente em mais de 750 produtos de 33 marcas em todo o mundo, incluindo laptops, tablets, smartphones e televisores. Se você passa o dedo regularmente em um dispositivo, provavelmente já conhece o Gorilla Glass.

A receita da Corning disparou ao longo dos anos, de US$ 20 milhões em 2007 para US$ 700 milhões em 2011. E parece que haverá outros usos possíveis para o vidro. Eckersley O'Callaghan, cujos designers são responsáveis ​​pelo surgimento de diversas Apple Stores icônicas, provou isso na prática. No London Design Festival deste ano, eles apresentaram uma escultura feita apenas de Gorilla Glass. Isso poderia eventualmente reaparecer em pára-brisas automotivos. A empresa atualmente negocia seu uso em carros esportivos.

Como é a situação em torno do vidro hoje? Em Harrodsburg, máquinas especiais carregam-nos rotineiramente em caixas de madeira, transportam-nos para Louisville e depois enviam-nos de comboio para a Costa Oeste. Uma vez lá, as lâminas de vidro são colocadas em navios cargueiros e transportadas para fábricas na China, onde passam por diversos processos finais. Primeiro eles recebem um banho quente de potássio e depois são cortados em retângulos menores.

É claro que, apesar de todas as suas propriedades mágicas, o Gorilla Glass pode falhar, e às vezes até de forma muito “eficaz”. Ele quebra quando deixamos cair o telefone, vira uma aranha quando é dobrado, quebra quando sentamos nele. Afinal, ainda é vidro. E é por isso que há uma pequena equipe em Corning que passa a maior parte do dia analisando tudo.

“Nós o chamamos de martelo norueguês”, diz Jaymin Amin enquanto tira um grande cilindro de metal da caixa. Esta ferramenta é comumente usada por engenheiros aeronáuticos para testar a resistência da fuselagem de alumínio de aeronaves. Amin, que supervisiona o desenvolvimento de todos os novos materiais, estica a mola do martelo e libera 2 joules completos de energia na folha de vidro com espessura milimétrica. Essa força criará um grande amassado na madeira maciça, mas nada acontecerá com o vidro.

O sucesso do Gorilla Glass significa vários obstáculos para a Corning. Pela primeira vez em sua história, a empresa enfrenta uma demanda tão grande por novas versões de seus produtos: toda vez que lança uma nova iteração de vidro, é necessário monitorar como ele se comporta em termos de confiabilidade e robustez diretamente no campo. Para isso, a equipe de Amin recolhe centenas de celulares quebrados. “O dano, seja ele pequeno ou grande, quase sempre começa no mesmo lugar”, diz o cientista Kevin Reiman, apontando para uma rachadura quase invisível no HTC Wildfire, um dos vários telefones quebrados na mesa à sua frente. Ao encontrar essa rachadura, você pode medir sua profundidade para ter uma ideia da pressão a que o vidro foi submetido; se você conseguir imitar essa fissura, poderá investigar como ela se propagou pelo material e tentar evitá-la no futuro, seja modificando a composição ou por endurecimento químico.

Com essas informações, o restante da equipe de Amin poderá investigar a mesma falha de material repetidas vezes. Para fazer isso, eles usam prensas de alavanca, testes de queda em superfícies de granito, concreto e asfalto, jogam vários objetos no vidro e geralmente usam uma série de dispositivos de tortura de aparência industrial com um arsenal de pontas de diamante. Eles ainda possuem uma câmera de alta velocidade capaz de gravar um milhão de quadros por segundo, o que é útil para estudos de curvatura de vidro e propagação de rachaduras.

Porém, toda essa destruição controlada compensa para a empresa. Comparado à primeira versão, o Gorilla Glass 2 é vinte por cento mais forte (e a terceira versão deve chegar ao mercado no início do próximo ano). Os cientistas da Corning conseguiram isso levando a compressão da camada externa ao limite – eles foram um pouco conservadores com a primeira versão do Gorilla Glass – sem aumentar o risco de quebra explosiva associado a essa mudança. No entanto, o vidro é um material frágil. E embora os materiais frágeis resistam muito bem à compressão, eles são extremamente fracos quando esticados: se você os dobrar, eles podem quebrar. A chave do Gorilla Glass é a compressão da camada externa, o que evita que rachaduras se espalhem por todo o material. Se você deixar cair o telefone, sua tela pode não quebrar imediatamente, mas a queda pode causar danos suficientes (até mesmo uma rachadura microscópica é suficiente) para prejudicar fundamentalmente a resistência do material. A próxima queda mais leve pode ter consequências graves. Esta é uma das consequências inevitáveis ​​de trabalhar com um material que tem tudo a ver com compromissos, com a criação de uma superfície perfeitamente invisível.

Estamos de volta à fábrica de Harrodsburg, onde um homem com uma camiseta preta do Gorilla Glass está trabalhando com uma folha de vidro tão fina quanto 100 mícrons (aproximadamente a espessura de uma folha de alumínio). A máquina que ele opera faz o material passar por uma série de rolos, dos quais o vidro sai dobrado como um enorme pedaço brilhante de papel transparente. Este material notavelmente fino e rolável é chamado Willow. Ao contrário do Gorilla Glass, que funciona um pouco como uma armadura, o Willow pode ser comparado mais a uma capa de chuva. É durável e leve e tem muito potencial. Pesquisadores da Corning acreditam que o material pode encontrar aplicações em designs flexíveis de smartphones e telas OLED ultrafinas. Uma das empresas de energia também gostaria de ver a Willow usada em painéis solares. Na Corning, eles imaginam até e-books com páginas de vidro.

Um dia, Willow entregará 150 metros de vidro em enormes bobinas. Isto é, se alguém realmente fizer o pedido. Por enquanto, as bobinas ficam paradas na fábrica de Harrodsburgh, esperando que surja o problema certo.

Zdroj: Wired.com
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