211service.com
Ķimikāliju jutīgi displeji un citi pārsteidzoši stikla lietojumi
Kādreiz jūsu viedtālrunis var palīdzēt jums jaunā veidā, kad esat ceļojumā: paziņojot, vai ūdens ir dzerams.
Slinky līdzīgs objekts, kas izgatavots no Gorilla Glass, izmantojot jaunu lāzera ražošanas tehnoloģiju.
Lai gan ūdens lietotne vēl nav slēgta, pētnieki no Corning un citur nesen atklāja, ka viņi var izmantot Gorilla Glass — Corning ražoto rūdīto stiklu, ko parasti izmanto viedtālruņu ekrānos, lai izveidotu īpaši jutīgus ķīmiskos un bioloģiskos sensorus. Tas varētu atklāt, piemēram, zarīna gāzes pēdas gaisā vai konkrētus patogēnus ūdenī.
Sensori ir tikai viens projekts, par kuru es uzzināju, apmeklējot Korningas pētniecības un attīstības laboratorijas Ņujorkas štatā. Pēdējo desmitgažu laikā Korninga sasniegumi stikla ražošanā ir radījuši tādas tehnoloģijas kā optiskās šķiedras un plakano paneļu displeji. Tagad, pateicoties Gorilla Glass, tas ir saistīts ar jaunākajiem viedtālruņiem. Bet, neskatoties uz šī produkta ievērojamajiem panākumiem, tas vēlas sasniegt nākamo augsto tehnoloģiju uzplaukumu.
Corning pētniecībai un attīstībai tērē apmēram 8 procentus no pārdošanas apjoma, kas šogad sasniegs aptuveni 800 miljonus ASV dolāru. Tas ir nodrošinājums pret ļoti reālo iespēju, ka kāds no tā uzņēmumiem varētu kļūt tumšs — kā tas ir noticis pagātnē. No 2000. līdz 2002. gadam Corning zaudēja vairāk nekā pusi no saviem ieņēmumiem, kad tā optiskās šķiedras bizness sabruka ar lielu daļu pārējā telekomunikāciju tirgus. Tās akcijas nokritās no 113 USD līdz nedaudz vairāk par 1 USD. Šogad tas kļuva vēl viens nobiedēts, kad viens no tā lielākajiem klientiem Apple bija tuvu tam, lai iPhone tālruņos Gorilla Glass aizstātu ar safīra stiklu (skatiet sadaļu Kāpēc Apple neizdevās izgatavot Sapphire tālruņus).
Displeji vienā vai otrā veidā veido aptuveni pusi no Corning ieņēmumiem, un aptuveni trešdaļu no tiem nāk no Gorilla Glass. Lai paplašinātu šo tirgu un izturētu izaicinājumus no citiem materiāliem, Corning cenšas pievienot Gorilla Glass iespējas, piemēram, sensoru lietojumprogrammu. Un tas meklē jaunus Gorilla Glass tirgus ārpus displejiem.
Iespēja pārvērst tālruni par bioloģisku un ķīmisku sensoru ir viens no agrākajiem projektiem laboratorijā. Pētnieki no Corning un Polytechnique Montreal atklāja, ka viņi var izgatavot ļoti augstas kvalitātes viļņvadus, kas ierobežo un novirza gaismu, izmantojot Gorilla Glass. Pētnieki varēja padarīt šos viļņvadus ļoti tuvu virsmai, kas ir būtiski sensoriem. To darot parastajā stiklā, tas varētu saplīst. Viļņvada izgatavošana ietver intensīvas lāzera gaismas stara fokusēšanu pie stikla virsmas, pēc tam izsekojot to gar stiklu, kas lokāli maina tā optiskās īpašības.
Lai izveidotu sensoru, pētnieki izveido viļņvadu, kas sadalās divos identiskos gaismas ceļos. Tad ceļi saplūst, un gaisma no abiem ceļiem sastopas. Viens ceļš kalpo kā uztveršanas ceļš, bet otrs kā atsauce. Pat nelielas gaismas izmaiņas sensora ceļā, piemēram, tās intensitāti, var noteikt, novērojot, kā gaisma no abiem ceļiem mijiedarbojas, kad tie satiekas, radot atšķirīgus modeļus.
Pētnieki demonstrēja vienkāršu sensoru, kas nosaka temperatūras izmaiņas. Uzsildot sensora ceļu, mainās tā forma, kas maina caur to ejošās gaismas īpašības. Tā kā viļņvads atrodas tik tuvu virsmai, daļa gaismas faktiski izplūst no stikla, un viss, kas atrodas uz stikla virsmas, mijiedarbosies ar daļu gaismas. Tas nozīmē, ka, lai izveidotu ķīmisku vai bioloģisku sensoru, stikla virsmu varētu sagatavot tā, lai ar to saistīsies konkrēts mērķis. Piemēram, jūs varat to ārstēt ar antivielām, kas nofiksējas uz E. coli. vai citi piesārņotāji; noteikt viņu klātbūtni būtu tikpat vienkārši, kā uzlikt tālrunī ūdens lāsi.
Viļņvadi ir mikroskopiski plāni un tāpēc neredzami, tāpēc tie neaizsedz displeju. Un, tā kā tie ir diezgan mazi, viedtālrunī var iestrādāt sensorus vairākiem dažādiem bioloģiskiem vai ķīmiskiem mērķiem.
Korninga pētnieki ir arī atklājuši, ka Gorilla Glass ir noderīgas akustiskās īpašības. Vibrācijas veids atšķiras no parastā stikla — tas slāpē skaņas viļņus. Vienkāršākais pielietojums ir trokšņa izolācija — tā bloķē skaņu labāk nekā parasts stikls.
Taču tās pašas akustiskās īpašības var arī pārvērst displejus skaļruņos. Es redzēju šādu prototipu vienā no Korninga laboratorijām. Displejā esošais vads ir piestiprināts pie neliela izpildmehānisma, kas vibrē stiklu, radot skaņas viļņus. Tā kā viļņi izplatās pa stiklu, tos var kontrolēt precīzāk nekā ar parasto stiklu, tādējādi nodrošinot augstākas kvalitātes skaņas reproducēšanu.
Citā laboratorijā pētnieki parādīja šķietami parastu logu. Pēc tam, pagriežot slēdzi uz shēmas plates, tas pārvērtās par displeju — tādu, kurā bija redzama veca koksa reklāma —, un es tikai tikko varēju saprast, kas slēpjas aiz attēla. Kad reklāma bija beigusies, es atkal varēju redzēt caur displeju. Corning bija īpaši slepens par to, kā tai izdevās panākt šīs tehnoloģijas darbību.
Visneparastākā lieta, ko es redzēju, bija Slinky līdzīga stikla rotaļlieta. Tas ir izgatavots no plāna Gorilla Glass, kas izgriezts spirāles formā ar jaunu lāzera ražošanas instrumentu. Tāpat kā Slinky gadījumā, ja turat vienu daļu un atlaižat pārējo, tā stiepjas pret grīdu. Parasts stikls vienkārši saplīsīs, taču, tā kā tas ir stingrāks, šis stikls atsperas kā plastmasa. Galvenais, lai stikls būtu tik elastīgs, ir padarīt to plānu.
Corning nesen izstrādāja Willow Glass, kas ir aptuveni 100 mikrometrus biezs un ir viena ceturtā daļa no Gorilla Glass biezuma, ko parasti izmanto displejiem. To var nosūtīt klientiem ruļļos, padarot to vienkāršāku un lētāku izmantošanu ražošanā. Potenciālie klienti vēl tikai izvērtē, kā to izmantot; viena no iespējamām lietojumprogrammām ir kā sastāvdaļa displejos. Taču jau tagad tiek izstrādāts vēl elastīgāks stikla veids, saka Korninga galvenais tehnoloģiju speciālists, Deivids Mors . To var salocīt ap malu kaut kam tik plānam kā reportiera piezīmju grāmatiņa, un to var izdarīt miljoniem reižu, nesalūstot. Tas varētu būt svarīgi nākotnē salokāmās elektroniskās ierīcēs.
Uzņēmums Corning tika dibināts 1851. gadā, un pagātnē izdzīvoja, jo spēja pastāvīgi izgudrot stikla iespējas. Aptuveni tajā pašā laikā, kad sabruka optisko šķiedru tirgus, tā uzņēmums, kas pārdod stiklu katodstaru lampu televizoriem, arī piedzīvoja strauju lejupslīdi. To izglāba process, ko tas bija izgudrojis, lai izgatavotu augstas kvalitātes stiklu, kas vajadzīgs tranzistoriem, kas kontrolē LCD displeju pikseļus, — šī ir pati displeja tehnoloģija, kas iznīcināja tās katodstaru biznesu. Dažus gadus vēlāk uzņēmums saņēma zvanu no Stīva Džobsa, kuram vajadzēja izturīgu stiklu pirmajam iPhone. Corning plauktā vienkārši atradās tehnoloģija — rūdītais stikls, ko sāka saukt par Gorilla Glass. Kornings cer, ka būs gatavs nākamajam zvanam.