فناوری

چگونه ها: گوریلا گلس چگونه ساخته می شود؟

یکی بیست سال قبل کامپیوترای شخصی خیلی قابل حمل نبودن و تلفنای همراه هم وسایل لوکسی بودن در شمارگان کم. امروز اما کیست که پیشی جستن ابزارای قابل حمل از کامپیوترها رو به چشم نبیند. نگاهی به چهره فروشگاه های الکترونیکی نشون دهنده همه چیزه. گجتا همیشه اسباب کار و سرگرمی ما بودن و حالا گجتای همراه با نمایشگرهای بزرگ و نورانی شون همه آنهای دیگه رو کنار زده ان.

اما در کنار سرعت پردازشگرها که هر سال بهتر می شه، و هم کیفیت و دقت اونا که با اومدن تکنولوژیای جدید رنگ و تصویر بهتری در اختیارمون قرار میدن، میشه دید که شرکتا وقت و دقتی مشابه رو در میدون زیبایی و دووم اجناس هم به نمایش می ذارن. شاید هیچ پیشرفتی پرجلوه تر از این نباشه: “شیشه ها جون سخت می شن.”

امروزه نمایشگر زیبای بیشتر اجناس پرچمدار، پشت لایه ای از شیشه مقاوم در برابر خش و شکستگی قرار داره و در این میدون، نام شرکت شیشه کورنینگ (Corning) و شیشه های مقاومش با برند گوریلا (Gorilla) بیشتر از بقیه شنیده می شه. شیشه های مهندسی شده به وسیله این شرکت واسه دستگاه هایی با کاربرده ها و ابعاد جور واجور استفاده می شن.

ما آدما تمایل داریم لپتاپ، تبلت، تلفن هوشمند، پخش کننده موسیقی، و بقیه دستگاه هامون رو با خود حمل کنیم و در عین حال با این کار اونا رو در برابر مخاطرات اتفاقی قرار می دیم. شیشه گوریلا ساخت شرکت کورنینگ با دو کیفیت قابل توجه، یعنی مقاومت در برابر خراشیدگی و هم اینکه مقاومت در برابر شکستگی عرضه می شه. این کیفیتا در کنار راه و روش کورنینگ که عرضه شیشه هایی تا حد امکان باریکه، به معنی همراهی نمایشگرهای موبایل با شیشه های مقاومه بدون اینکه قابلیتای لمسی دستگاه و وزن اون، تحت تاثیر به کار گیری گوریلا قرار بگیره.

هر چند کورنینگ رقبایی هم پیدا کرده ولی بازم پیشرو این میدون س. راز کار این شرکت در چیه؟ چی شیشه های گوریلا رو از بقیه شکلای جور واجور شیشه ها جدا می کنه؟ جواب رو میشه در چند عبارت خلاصه کرد: مقادیر بسیار زیادی گرما، به کار گیری رباتای خودکار، برش دقیق و یه حموم در مایع داغ شیمیایی با اثر مقاوم کنندگی. نتیجه پایانی یه ورق شیشه مقاومه که تحمل تنبیه های زیادی رو داره.

در ادامه مطلب با سایت ما همراه شید. از همون مطلب اول در شاخه چگونه ها می دونستیم که عاشق این طور مطالب هستین. این بار می خواین به راز کار شرکت شیشه کورنینگ بپردازیم.

روش گداخت

امروزه تولید شیشه در شرکتای بزرگی مثل آساهی، کورنینگ، نیپون الکتریک، و شرکت مشترک سامسونگ و کورنینگ، با به کار گیری راه گداخت یا سرریز نزولی صورت میگیره. الآن شما به شکل پایانی شیشه فکر می کنین، ولی واقعیت اینه که مواد استفاده شده در ساخت شیشه، همه از دل طبیعت اومده ان. سنگا و مواد معدنی خاص بعد از گرم شدن زیاد تبدیل به شیشه می شن. این معمولا در مکانایی که رعد و برق فرود اومده یا جریانای مواد مذاب در طبیعت جاری شده اتفاق می افته و کریستالایی مثل الماس رو می سازه.

بشر از هزار سال قبل شیشه می ساخته. امروزه کورهای ذوب قادر به تامین گرمای فوق العاده زیادی هستن که واسه گرما دادن به سنگا و ذوب کردن اونا به قصد حصول شیشه مذاب نیازه. پس از به دست آوردن شیشه مذاب میشه اونو به شکلای جور واجور در آورد. فوت وفن مورد استفاده واسه این کار رو دمیدن در شیشه می گن که حتما اونو در مستندهای صنعتی دیدین.

شیشه های تجاری از سه منبع اصلی میان. یکی ماسه س، که نام شیمیایی اون سیلیسیم دی اکسیده. شرکت کورنینگ هم از همین ماده در روند تولیدی خود استفاده می کنه. دو ماده دیگری که به کار گیری اونا در تولید شیشه تجاری رایجه، شامل سنگ آهک و سدیم کربنات می شه.

شرکت کورنینگ سیلیسیم دی اکسید رو قبل از ذوب کردن با چند ماده شیمیایی دیگه ترکیب می کنه و بعد در کوره ذوب می ریزه. شیشه حاصل از این روند از خونواده آلومینوسیلیکاته. یعنی در خود آلومینیوم، سیلیسیم و اکسیژن داره و اینو هم به این موضوع دقت لازم رو به عمل بیارین، دارای یونای سدیم هم هست که در فاز بعدی تولید گوریلا گلس، اهمیت خاص خود رو نشون میدن.

کورنینگ شیشه مذاب رو در آخر داخل یه تغار V شکل می ریزه ولی ریختن اونو بعد از پر شدن تغار متوقف نمی کنه. در روش این شرکت، اونقدر به ریختن شیشه مذاب در تغار ادامه داده می شه تا وقتی که از لبه های دو طرف سرریز کنه. بعد بازوهای رباتیک خودکار ورقه های شیشه رو از لبه تغار می بُرند. هر ورقه کمی بیشتر از نیم میلیمتر ضخامت داره.

اگه از این ورقه ها روی نمایشگر اجناس الکترونیکی استفاده شه، یه محافظ بسیار شفاف داریم. ولی در این مرحله هنوزویژگی دیگه یعنی مقاومت بالا به اون اضافه نشده. یعنی شیشه به مقاومی شیشه گوریلا نیس، بلکه تنها شیشه آلومینوسیلیکاته.

واسه اینکه توانایی مقاومت در برابر خراشیدگی و شکستگی رو به این شیشه بیافزایند، اونو در مایعی خاص قرار میدن.

رد و بدل کردن یون

راز اصلی پشت پرده ساختن شیشه گوریلا، روند شیمیایی معروف به رد و بدل کردن یونه.

اول حتما شما می خواین بدونین که "اصلا یون چه هست؟"

یون، یه اتمه که «یا الکترونی رو از دست داده یا الکترونی اضافه به دست آورده» و پس دارای بار خالصه. الکترون چیه؟ الکترونا ذراتی داخل اتم هستن که بار منفی دارن. پس اگه یونی الکترون به دست آورده باشه دارای بار منفیه و اگه الکترون از دست داده باشه دارای بار مثبته. عناصر شیمیایی به شکل اتمی شون دارای بار طبیعی خنثی هستن چون تعداد الکترونای منفی، و پروتونا که دارای بار مثبت هستن، با هم برابره.

نقش یونا در مورد مقاوم سازی شیشه چیه؟

اون ورقه های شیشه آلومینوسیلیکاتی رو یادتون هست؟ به درستی که در مرحله اول ساخت گوریلا گلس به وجود اومدن. اونا شامل یونای سدیم هستن. کورنینگ در مرحله بعدی، اون ورقه ها رو در حمامی از یونای پتاسیم فرو می کنه. اگه به جدول تناوبی عناصر نگاه کنین، می بینین که سدیم درست بالای پتاسیمه. دیمیتری مندلیف، مردی که خالق جدول تناوبیه، عناصر رو براساس وزن اتمی تنظیم کرد. به این صورت که عناصر هم گروه دارای ویژگیای مشترکی هستن. ولی سدیم و پتاسیم به گروهی موسوم به “فلزات فعال” متعلق هستن. فلزات این گروه با دیگر مواد واکنشای قوی میدن و این کلید کار مقاوم سازی شیشه س.

سدیم در جدول تناوبی بالاتر از پتاسیمه که این یعنی، یه اتم سدیم کوچکتر از یه اتم پتاسیمه. شاید فکر کنین که اندازه ها در ابعاد اتمی اهمیتی ندارن ولی اصلا اینطوری نیس! ریزتر فکر کنین. اگه بشه یونای سدیم رو از شیشه آلومینوسیلیکات خارج کرد و اونا رو با یونای بزرگتر پتاسیم جانشین کرد، ورقه شیشه نتیجه از اون، یه نوع تراکم و به هم فشردگی عجیب رو تجربه می کنه.

واسه اینکه تصور بهتری پیدا کنین، یه مثال ساده می زنیم:

یه توری بافته شده (مثل توری دروازه فوتبال و …) رو تصور کنین. خطوط در این توری منعطف هستن ولی در عین حال، در هم پیچیده. حالا فکر کنین که هر سوراخ در این توری میزبان یه توپ گلف باشه. اگه اونا رو یکی یکی ورداریم و با توپای تنیس عوض کنم، چه اتفاقی میفته؟ همون فشردگی عجیب! بله، در بحث رد و بدل کردن یون هم یه اینجور اتفاقی اتفاق می افته.

رد و بدل کردن یونی یعنی جانشین کردن اتمای باردار کوچیک، به وسیله اتمای بزرگتر. و این فشردگی و مقاومت به وجود می آورد.

اما این روند چیجوری پیش میره؟ واسه جایگزینی سدیم با پتاسیم، اول باید پیوند یونی رو که سدیم با شیشه برقرار کرده شکست. به همین خاطره که محلول پتاسیمی رو بسیار داغ می کنن تا به ۴۰۰ درجه سانتی گراد برسه. در این دما، انرژی گرمایشی باعث شکسته شدن پیوند یونای سدیم با آلومینوسیلیکات می شه.

یکی از کیفیتای فلزات کمتر فعال (در مقابل فلزات فعال سبک) اینه که قادر به حفظ پیوند یونی خود در دماهای بالاتر هستن. پتاسیم جرم بالاتری نسبت به سدیم داره و از این رو دمای ۴۰۰ درجه سانتی گراد واسه جدا نگه داشتن یونای پتاسیم از آلومینوسیلیکات کافی نیس و اونا خیلی راحت جانشین یونای قدیمی سدیم می شن.

بعد از یه حموم داغ در نمک پتاسیم، آلومینوسیلیکات به وسیله یونای پتاسیم متراکم شده و این فشرده سازی باعث شکل گرفتن یه لایه محافظتی مقاوم روی شیشه می شه و سختی لازم رو که شیشه های معمولی ندارن، به گوریلا می بخشه. فعالان محیط زیست هم می تونن راحت خاطر باشن، چون که شیشه گوریلا قابل بازیافته و زمین رو آلوده نمی کنه.

گوریلی در شیشه

روند رد و بدل کردن یون جدید نیس و شیشه گوریلای شرکت کورنینگ هم تنها محصولی نیس که به روش شیمیایی مقاومت سازی شده. اما کورنینگ مقاومت شیشه های خود رو در جاهایی مثل نمایشگاه هرساله اجناس مصرفی (CES) به نمایش گذاشته و مردم رو به تست کردن اون دعوت کرده تا اندازه فشاری رو که گوریلا می تونه تحمل کنه، به چشم ببینن.

شیشه های مقاوم نشده تقریبا به آسونی می شکنه. شیشه های استاندارد مقاوم شده به روش شیمیایی هم هرچند می شکنن ولی فشار زیادی واسه این کار لازمه. شیشه گوریلا نسبت به صدمات مقاومت بیشتری داره.

شیشه گوریلا چیجوری به اجناس پایانی راه پیدا میکنه؟

به عنوان بخشی از روند پیشرفت محصول، کورنینگ با سازندگان اجناس پایانی هم همکاری می کنه. یعنی مشتری پایانی شیشه ارتباطی با کورنینگ نداره ولی می تونه در مشخصات اجناس مورد نظرش واسه خرید، بررسی کنه که شیشه روی نمایشگر، گوریلای کورنینگه یا خیر.

البته کورنینگ مجاز نیس که تموم اجناس تحت پوشش شیشه گوریلا رو اعلام کنه ولی مثلا تلویزیونای براویای سونی، تلفنای هوشمند سری گلکسی اس سامسونگ (بررسی گلکسی اس ۵) و پرچمدارهای اچ تی سی از این شیشه بهره مند هستن.

موقعیت خوب کورنینگ و کیفیت شیشه های گوریلا، این شرکت رو از بقیه رقبا بالاتر قرار داده و به نظر می رسه بازم تماشاگر رشد به کار گیری شیشه گوریلا در اجناس مصرفی به خصوص تبلت و تلفن هوشمند باشیم.

البته چندیه که یاقوت کبود هم تبدیل به یکی از کریستالای مورد علاقه شرکتا واسه محفاظت از بخشای حساس گجتای تولیدی شده ولی به نظر می رسه قیمت مناسب گوریلا، بازم کاربرد اونو وسیع تر از اینجور جایگزینایی کنه. ماجرای شرکتای ثروتمندی مثل اپل که با هزینه های خودشون به دنبال نمایشگرهای یاقوتی هستن، جدا هستش.

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *