211service.com
Flexibel glas kan de flip-telefoon terugbrengen
Stelt u zich eens een flip-telefoon voor die in uw zak past, maar opent om een scherm ter grootte van een tablet te onthullen. Glasmakers maken al buigbaar glas dat dunner is dan een mensenhaar, en ze zeggen dat opvouwbaar glas om de hoek ligt.
Duitse glasblazer Schott is nu massaproductie van glas dat ultradun, sterk en glad is. Er kan elektronica op worden gemaakt en het buigt als plastic. Het eerste consumentenproduct dat het nieuwe glas van Schott gebruikt, is de vingerafdruksensor op een smartphone van LeTV, een groot videostreamingbedrijf in China. Vertegenwoordigers van het bedrijf hopen dat deze en andere nichetoepassingen het nieuwe materiaal voet aan de grond zullen geven terwijl industrieel ontwerpers ermee spelen.
Schott is het eerste bedrijf dat ultradun glas maakt dat chemisch kan worden versterkt door ionenuitwisseling.
Rudiger Sprengard , directeur bedrijfsontwikkeling voor ultradun glas bij Schott in Mainz, Duitsland, zegt dat het bedrijf nu continu flexibel glas kan produceren in kilometerslange platen. Sprengard bracht onlangs enkele demo's om te pronken in een hotelkamer in San Francisco. Hij liet me een spoel van glas zien van een halve meter breed en een halve kilometer lang, die eruitziet als een dikke rol cellofaan. Een machine buigt continu een kleiner stuk glas tot een straal van negen millimeter. Het vouwt nog niet, maar Sprengard zegt dat ze eraan werken en hopen het over een paar jaar te hebben.
Nadat hij me handschoenen en een veiligheidsbril heeft gegeven, overhandigt Sprengard me een vel dat ongeveer zo groot is als een vel kantoorpapier, maar dunner en stijver. Papier is ongeveer 100 micrometer dik; dit blad is 70 micrometer. Terwijl ik het in mijn handen laat vallen en het als een stuk plastic behandel, doet een van de vertegenwoordigers van het bedrijf een stap achteruit. Het is tenslotte nog steeds glas en ze draagt geen oogbescherming. Toen ze begonnen te experimenteren met het zo dun maken van glas, brak het veel gemakkelijker, legt Sprengard uit. Zo'n twee jaar geleden had je het niet aan kunnen pakken, zegt hij.
Die kwetsbaarheid is de reden waarom massaproductie van flexibel glas zo uitdagend was. Om het te laten werken, moest Schott nieuwe methoden ontwikkelen die voortbouwden op de methoden die al werden gebruikt om ultrasterk glas te maken, zoals Corning's Gorilla Glass, dat op het oppervlak van veel smartphones wordt aangetroffen. Gorilla Glass en andere producten van beide bedrijven worden gehard door middel van een proces dat ionenuitwisseling wordt genoemd.
Onderzoekers van Corning maken elke dag 40-50 nieuwe experimentele glasformuleringen.
Om glas dunner en dunner te maken - en dus flexibeler - moeten glasmakers bedenken hoe ze het kunnen versterken. Schott is het eerste bedrijf dat ultradun glas maakt dat chemisch kan worden versterkt door ionenuitwisseling, wat een uitdaging was, zegt Eric Urruti, vice-president R&D bij Schott North America in Pennsylvania. Het glas wordt uit een enorme, gesmolten tank naar beneden getrokken tot platen en door rollen geleid. Vervolgens wordt het door een bad van gesmolten kalium geleid. Kleinere natriumionen verlaten het glas en worden vervangen door grotere kaliumionen, waardoor compressie in het glas zelf ontstaat.
Hoe meer het glas wordt geperst, hoe sterker het wordt. Het beheersen van dit compressieproces in steeds dunner glas is moeilijk - er is gewoon minder materiaal om mee te werken. Het bedrijf maakt momenteel glas zo dun als 20 micrometer. Het behouden van een continue dikte over kilometers is ook een uitdaging. En alle kleine gebreken moeten worden gladgestreken, anders zal het scherm van je telefoon versplinteren.
Naarmate het glas dunner wordt, veranderen de uitdagingen, zegt Scott Forester, directeur van Gorilla Glass Innovations bij Corning, met het hoofdkantoor in New York. Corning ontwikkelt ook ultradun glas en verkoopt een product van 100 micrometer dik. Naarmate dekglas (het soort dat op het oppervlak van telefoons wordt aangetroffen) dunner wordt, is het kwetsbaarder om doorboord te worden. Maar vergeleken met plastic zal de lekbestendigheid van glas altijd superieur zijn, zegt hij.
Flexibele elektronica boekt al wat vooruitgang, maar niet op een manier die voor de consument vanzelfsprekend is. Tegenwoordig worden flexibele schermen gebruikt in toestellen als de Galaxy Edge, een telefoon met een stijf scherm dat naar de zijkanten buigt. Het OLED-display in de telefoon is gemaakt van plastic en gelamineerd op een dekglaasje van Corning Gorilla-glas. Als dat dekglas flexibel was - en met andere veranderingen - zou het apparaat zelf flexibel kunnen zijn. Dekglas is tegenwoordig 10 keer dikker - meestal ongeveer 550 micrometer (een halve millimeter) - dan het glas dat Schott laat zien.
Forester zegt dat de stukken klaar zijn voor flexibelere consumentenelektronica. Het glas is klaar en de flexibele circuits zijn bijna klaar. Nu wachten ze op de ontwerpers - en op consumenten. Er moet een vormfactor zijn die waarde toevoegt voor mensen, zegt hij.
Wat dat zal zijn, is op dit moment nog niet duidelijk. Maar Corning werkt ook aan glas dat dit mogelijk maakt. Omdat ionenuitwisseling moeilijker wordt in dunnere materialen, kijkt het bedrijf naar het veranderen van de onderliggende matrix van het glas zelf - een meer fundamentele verandering in het materiaal. Mensen gebruiken glas al sinds het stenen tijdperk, maar er is nog veel meer chemie te ontdekken, zegt Forester. Onze wetenschappers testen elke dag 30 of 40 nieuwe brillen, zegt hij.