211service.com
Kemikalieavkännande displayer och annan överraskande användning av glas
En dag kanske din smartphone kan hjälpa dig på ett nytt sätt när du reser: genom att tala om för dig om vattnet är säkert att dricka.
Ett Slinky-liknande föremål tillverkat av Gorilla Glass med hjälp av ny lasertillverkningsteknik.
Även om en vattenapp inte är nära ännu, upptäckte forskare vid Corning och på andra håll nyligen att de kunde använda Gorilla Glass, det härdade glaset tillverkat av Corning som vanligtvis används på smartphoneskärmar, för att göra extremt känsliga kemiska och biologiska sensorer. Det kunde upptäcka, säg, spår av saringas i luften eller specifika patogener i vatten.
Sensorerna är bara ett projekt som jag lärde mig om under ett besök på Cornings FoU-labb i delstaten New York. Under de senaste decennierna har Cornings framsteg inom glastillverkning lett till teknologier som fiberoptik och platta bildskärmar. Nu, tack vare Gorilla Glass, är det associerat med de senaste smartphones. Men trots den anmärkningsvärda framgången för den produkten är den angelägen om att fånga nästa högteknologiska boom.
Corning spenderar cirka 8 procent av sin försäljning på FoU – vilket kommer att uppgå till cirka 800 miljoner USD i år. Det är en skydd mot den mycket verkliga möjligheten att ett av dess företag kan gå mörkt – som har hänt tidigare. Mellan 2000 och 2002 förlorade Corning mer än hälften av sina intäkter när dess fiberoptikverksamhet kollapsade med mycket av resten av telekommarknaden. Dess aktie rasade från $113 till drygt $1. I år blev det ännu en oro när en av dess största kunder, Apple, var nära att ersätta Gorilla Glass i iPhones med safir (se Varför Apple misslyckades med att tillverka Sapphire Phones ).
Displayer står på ett eller annat sätt för ungefär hälften av Cornings intäkter, med ungefär en tredjedel av dem från Gorilla Glass. För att expandera denna marknad och motstå utmaningar från andra material försöker Corning lägga till funktioner till Gorilla Glass, såsom sensorapplikationen. Och det letar efter nya marknader för Gorilla Glass bortom skärmar.
Möjligheten att förvandla din telefon till en biologisk och kemisk sensor är ett av de tidigaste projekten i labbet. Forskare vid Corning och Polytechnique Montreal upptäckte att de kunde göra vågledare av mycket hög kvalitet, som begränsar och riktar ljus, i Gorilla Glass. Forskarna kunde göra dessa vågledare mycket nära ytan, vilket är viktigt för sensorer. Att göra det i vanligt glas skulle krossa det. Att göra vågledaren innebär att fokusera en stråle av intensivt laserljus nära glasets yta och sedan spåra den längs glaset, vilket lokalt ändrar dess optiska egenskaper.
För att göra en sensor gör forskarna en vågledare som delar sig i två identiska vägar för ljus. Sedan möts stigarna, och ljuset från båda stigarna möts. En väg fungerar som avkänningsväg och den andra som referens. Till och med en liten förändring av ljuset i avkänningsvägen – såsom dess intensitet – kan upptäckas genom att observera hur ljuset från de två vägarna interagerar när de möts och producerar distinkta mönster.
Forskarna visade en enkel sensor som upptäcker temperaturförändringar. Att värma upp avkänningsbanan ändrar dess form, vilket ändrar egenskaperna hos ljuset som passerar genom den. Eftersom vågledaren är så nära ytan, sträcker sig en del av ljuset faktiskt ut ur glaset, och allt som placeras på glasets yta kommer att interagera med en del av ljuset. Detta innebär att för att göra en kemisk eller biologisk sensor, kan du förbereda ytan på glaset så att ett specifikt mål kommer att binda till det. Du kan till exempel behandla det med antikroppar som fäster på E. coli. eller andra föroreningar; att upptäcka deras närvaro skulle vara lika enkelt som att lägga en droppe vatten på telefonen.
Vågledarna är mikroskopiskt tunna och därför osynliga, så de skulle inte skymma en skärm. Och eftersom de är ganska små kan sensorer för flera olika biologiska eller kemiska mål integreras i en smartphone.
Corning-forskare har också upptäckt att Gorilla Glass har användbara akustiska egenskaper. Sättet det vibrerar på är annorlunda än vanligt glas – det dämpar ljudvågor. Den enklaste tillämpningen är ljudisolering – den blockerar ljud bättre än vanligt glas.
Men samma akustiska egenskaper kan också göra bildskärmar till högtalare. Jag såg en sådan prototyp i ett av Cornings labb. En tråd i displayen ansluts till ett litet ställdon som vibrerar glaset för att producera ljudvågor. På grund av hur vågorna utbreder sig genom glaset kan de kontrolleras mer exakt än med vanligt glas, vilket möjliggör ljudåtergivning av högre kvalitet.
I ett annat labb visade forskare upp ett till synes vanligt fönster. Sedan förvandlades den till en skärm – en som visade en gammal cola-reklam – och jag kunde knappt se vad som fanns bakom bilden. När annonsen var över kunde jag se genom displayen igen. Corning var särskilt hemlighetsfull om hur man lyckades få denna teknik att fungera.
Det mest kusliga jag såg var en Slinky-liknande glasleksak. Den är gjord av tunt Gorilla Glass skuren i spiralform med ett nytt lasertillverkningsverktyg. Som med en Slinky, om du håller i en del och släpper resten, sträcker den sig mot golvet. Vanligt glas skulle bara gå sönder, men eftersom det är segare, fjädrar detta glas tillbaka som plast. Nyckeln till att ha glas så flexibelt är att göra det tunt.
Corning utvecklade nyligen Willow Glass, som är cirka 100 mikrometer tjockt, en fjärdedel av tjockleken på Gorilla Glass som normalt används för skärmar. Det kan skickas till kunder i rullar, vilket gör det enklare och billigare att använda i tillverkningen. Potentiella kunder utvärderar fortfarande hur man använder det; en trolig applikation är som en komponent inuti bildskärmar. Men redan är en ännu mer flexibel typ av glas under utveckling, säger Cornings tekniska chef, David Morse . Den kan vikas runt kanten på något så tunt som en reporters anteckningsbok och göra det miljontals gånger utan att gå sönder. Det kan vara viktigt i framtida hopfällbara elektroniska enheter.
Corning grundades 1851 och överlevde i det förflutna på grund av dess förmåga att fortsätta att återuppfinna glasets möjligheter. Ungefär samtidigt som marknaden för fiberoptik kollapsade tog även företagets verksamhet som säljer glas till katodstrålerörs-TV ett brant dyk. Den räddades genom en process som den hade uppfunnit för att tillverka det högkvalitativa glaset som behövs för transistorerna som kontrollerar pixlar i LCD-skärmar - själva skärmtekniken som förstörde dess katodstråleverksamhet. Några år senare fick företaget ett samtal från Steve Jobs, som behövde segt glas till den första iPhonen. Corning råkade bara ha en teknik på hyllan – det härdade glaset som kom att kallas Gorilla Glass. Corning hoppas vara redo för nästa samtal.