211service.com
Flexibelt glas kan få tillbaka flip-telefonen
Föreställ dig en flip-telefon som får plats i fickan men som öppnas för att visa en skärm i surfplattastorlek. Glastillverkare tillverkar redan böjbart glas som är tunnare än ett människohår, och de säger att vikbart glas är precis runt hörnet.
tysk glasmakare Schott är nu masstillverkning av glas som är ultratunt, starkt och slätt. Elektronik kan göras på den, och den böjer sig som plast. Den första konsumentprodukten som använder Schotts nya glas är fingeravtryckssensorn på en smartphone tillverkad av LeTV, ett stort videostreamingföretag i Kina. Företagsrepresentanter hoppas att denna och andra nischapplikationer ska ge det nya materialet fotfäste medan industridesigners leker med det.
Schott är det första företaget som tillverkar ultratunt glas som kan förstärkas kemiskt genom jonbyte.
Rudiger Sprengard , chef för affärsutveckling för ultratunt glas på Schott i Mainz, Tyskland, säger att företaget nu kontinuerligt kan tillverka flexibelt glas i kilometerlånga skivor. Sprengard tog nyligen med några demos att visa upp i ett hotellrum i San Francisco. Han visade mig en glasrulle på en halv meter bred och en halv kilometer lång, som ser ut som en fet rulle cellofan. En maskin böjer kontinuerligt en mindre bit av glaset ner till en radie på nio millimeter. Den viker sig inte än, men Sprengard säger att de jobbar på den och hoppas kunna ha den om några år.
Efter att ha gett mig handskar och skyddsglasögon ger Sprengard mig ett ark som är ungefär lika stort som ett pappersark, men tunnare och styvare. Papper är cirka 100 mikrometer tjockt; detta ark är 70 mikrometer. När jag floppar runt den i mina händer och behandlar den som en bit plast, tar en av företagets representanter ett steg tillbaka. Det är trots allt fortfarande glas och hon har inget ögonskydd. När de först började experimentera med att göra glas så tunt brukade det gå sönder mycket lättare, förklarar Sprengard. För ungefär två år sedan hade man inte kunnat hantera det så, säger han.
Den bräckligheten är anledningen till att massproduktion av flexibelt glas har varit så utmanande. För att få det att fungera var Schott tvungen att utveckla nya metoder som byggde på de som redan används för att göra ultrastarkt glas som Cornings Gorilla Glass, som finns på ytan av många smartphones. Gorilla Glass och andra produkter tillverkade av båda företagen härdas genom en process som kallas jonbyte.
Forskare vid Corning gör 40-50 nya experimentella glasformuleringar varje dag.
För att göra glas tunnare och tunnare – och därför mer flexibelt – måste glasmakare ta reda på hur man förstärker det. Schott är det första företaget som tillverkar ultratunt glas som kan förstärkas kemiskt genom jonbyte, vilket var en utmaning, säger Eric Urruti, vice vd för R&D på Schott North America i Pennsylvania. Glaset dras ner ur en enorm, smält tank till ark och körs genom rullar. Det körs sedan genom ett bad av smält kalium. Mindre natriumjoner lämnar glaset och ersätts av större kaliumjoner, vilket skapar kompression i själva glaset.
Ju mer glaset pressas desto starkare blir det. Det är svårt att kontrollera den här tryckprocessen i allt tunnare glas – det finns helt enkelt mindre material att arbeta med. Företaget tillverkar för närvarande glas så tunt som 20 mikrometer. Att upprätthålla kontinuerlig tjocklek över kilometer är också en utmaning. Och alla små skavanker måste slätas över – annars är det där din telefonskärm kommer att spricka.
När glaset blir tunnare förändras utmaningarna, säger Scott Forester, chef för Gorilla Glass Innovations på Corning, med huvudkontor i New York. Corning utvecklar också ultratunt glas och säljer en produkt som är 100 mikrometer tjock. Eftersom täckglaset (den typ som finns på telefonernas yta) blir tunnare, är det mer sårbart för att punkteras. Men jämfört med plast kommer glasets punkteringsmotstånd alltid att vara överlägset, säger han.
Flexibel elektronik har redan gjort framsteg, men inte på ett sätt som är uppenbart för konsumenterna. Idag används flexibla skärmar i enheter som Galaxy Edge, en telefon med en styv skärm som böjer sig på sidorna. OLED-skärmen i telefonen är gjord av plast och laminerad till ett Corning Gorilla-täckglas. Om det täckglaset var flexibelt – och med andra förändringar – skulle själva enheten kunna vara flexibel. Täckglas är idag 10 gånger tjockare - vanligtvis cirka 550 mikrometer (en halv millimeter) - än vad Schotts glas visar upp.
Forester säger att bitarna är på plats för mer flexibel hemelektronik. Glaset är klart och de flexibla kretsarna är nästan klara. Nu väntar de på designerna – och på konsumenterna. Det måste finnas en formfaktor som tillför mervärde för människor, säger han.
Just nu är det inte klart vad det blir. Men Corning arbetar också med glas som kommer att möjliggöra det. Eftersom jonbyte blir svårare i tunnare material, tittar företaget på att ändra den underliggande matrisen för själva glaset - en mer fundamental förändring i materialet. Människor har använt glas sedan stenåldern, men det finns fortfarande mycket mer kemi att utforska, säger Forester. Våra forskare testar 30 eller 40 nya glasögon varje dag, säger han.