شیشه هایی با خواص منحصر به فرد برای ساخت نسل آینده نمایشگرهای هوشمند

ماده‌ی اصلی وسایل سبک وزن و انعطاف پذیر آینده در مرکز تحقیقاتی Corning، واقع در مناطق روستایی نیویورک، در حال شکل گیری است.

 

در پایگاه Corning در شمال ایالت نیویورک، سه نفر با ماسک‌های بزرگ و لباس‌های نقره‌ای که شبیه لباس فضانوردان است، در حال کار کردن با کوره‌های تحقیقاتی هستند. آن‌ها به آرامی و هماهنگ با هم حرکت می‌کنند. این افراد باید با یک کوره که دمای آن ۱۶۰۰ درجه سانتیگراد است کار کنند و شیشه‌ی مذاب را از یک بوته‌ی ملتهب قالب ریزی کرده و تا قبل از سخت شدن، شکل‌دهی نمایند. دودی از دستکش یکی از کارگرها برمی‌خیزد. اما به نظر می‌رسد که او اهمیتی نمی‌دهد.

Adam Ellison یک دانشمند رشته‌ی مواد در این شرکت می‌گوید «این جا مانند جهنم گرم است. شیشه خیلی سریع سفت می‌شود و شما فقط دقایق اندکی می‌توانید با آن کار کنید.» الیسون روی موادی که کارگران قالب ریزی می‌کنند مطالعه می کند. این تولیدات که با نام تجاری Gorilla Glass تولید می‌شوند، در بسیاری از گوشی‌های هوشمند مورد استفاده است چرا که این شیشه‌ها محکم ،نازک، و سبک وزن هستند.

این محققان به شرکت Corning برای بهبود خواص شیشه کمک می‌کنند. اگر این شرکت بتواند شیشه‌ای تولید کند که به راحتی خراشیده نشود و یا نشکند و درعین حال انعطاف پذیر هم باشد، امکان تولید گروه کاملا جدیدی از محصولات فراهم می‌شود: برای مثال، تلفن‌های همراه و تبلت‌هایی که تا می‌شوند و یا می توان آن‌ها را لوله کرد. این شیشه‌های انعطاف پذیر ممکن است بتوانند سطوح منحنی، از جمله قسمت‌های داخلی ماشین، را به صفحه‌های نمایش‌ لمسی تبدیل کنند.

این گروه تحقیقاتی، روزانه هشت تا دوازده قالب ریزی تجربی انجام می‌دهند تا نمونه‌هایی را برای دانشمندان شرکت آماده کنند. هدف این دانشمندان بررسی تاثیرات شرایط مختلف، مثلا ذوب کردن شیشه در دماهای متفاوت، است. این گروه هم چنین روش‌های مختلف تولید شیشه را آزمایش می‌کنند تا تاثیر این روش‌ها بر خواص شیشه را کشف کنند.

مهندسین Corning آزمایش‌های کیفیت سنجی بسیاری را روی این محصولات جدید بالقوه انجام می‌دهند. برای مثال، یک دستگاه مکررا یک لایه‌ی نازک شیشه را خم می‌کند تا مدت زمانی که می تواند مقاوم بماند را اندازه بگیرد. دستگاه دیگری شیشه را به دو قسمت تا می‌کند تا وقتی که با صدای گوش خراشی خرد شود. متخصصین ریخت شناسی شکست (fractography) از دستگاه‌های ویژه‌ای استفاده می کنندتا فشاری را که شیشه تحت آن می‌شکند مشخص کنند. ریخت شناسی شکست علمی است که به بررسی دلایل و چگونگی شکست موادی مانند شیشه می‌پردازد. محققان با استفاده از میکروسکپ الگوهای ترک خوردگی‌های شیشه‌ها را مطالعه می‌کنند. شیشه‌های مقاوم‌تر هنگامی می‌شکنند که تعداد زیادی ترک داشته باشند. اما شیشه‌هایی که مقاومت کمتری دارند در اثر وجود تعداد اندکی ترک هم می‌شکنند. پس از انجام این آزمایش‎ها این مواد در ساخت ‌تلفن‌های همراه آزمایشی به کارمی روند. در آزمایش‌های بعدی، این تلفن‌ها مکررا از ارتفاعی به اندازه‌ی فصله‌ی کمر انسان تا سطح زمین، برروی سطوح سیمانی، شنی، و سایر سطوح انداخته می‌شوند.

بیشتر تحقیقات شرکت روی روش‌های جدید تولید و بهبود تدریجی محصولات موجود مثل Gorilla Glass است. اما محققان گاهی پروژه‌هایی که دقیقا دلیل مشخصی ندارند نیز انجام می‌دهند. برای مثال یکی از پروژه‌های اخیر الیسون تلاش برای باز تولید شیشه‌ای بود که در ساخت یک جام شیشه‌ای رومی مربوط به قرن چهارم به کار رفته بود. ساخت این جام به گونه‌ای است که وقتی از پشت به اآن نور بتابد به رنگ قرمز دیده می‌شود و وقتی از جلو روشن شود به رنگ سبز یشمی درمی‌آید. آلیسون موفق به ساخت نمونه‌ای از این شیشه شده است. او می گوید «من اکنون با تمام جزئیات می‌دانم که عملکرد این شیشه بر چه مبنایی است.» هرچند او نمی‌داند که این شیشه در حال حاضر یا در آینده چه استفاده‌ای ممکن است داشته باشد، با این حال روش تولید آن برای کارکنان بعدی مشخص شده است.

آشنایی با مرکز تحقیقاتی Corning: در این آزمایشگاه دورافتاده چه میگذرد؟

کارگران گروه تحقیقاتی Corning با ماسک‌های بزرگ و لباس‌های نقره‌ای در حال باز کردن یک کوره با دمای ۱۶۰۰ درجه سانتیگراد هستند. شیشه‌های مورد آزمایش در این کوره ذوب می‌شود.

آشنایی با مرکز تحقیقاتی Corning: در این آزمایشگاه دورافتاده چه میگذرد؟

کارگران محتویات یک بوته حاوی شیشه‌ی ذوب شده را روی یک میز فلزی می‌ریزند.

آشنایی با مرکز تحقیقاتی Corning: در این آزمایشگاه دورافتاده چه میگذرد؟

یک کارگر با استفاده از قیچی شیشه را به شکل گوی درمی‌آورد تا برای مطالعه‌ی محققان آماده شود. شیشه سریعا سفت می‌شود و با سرد شدن تغییر رنگ می‌دهد.

شیشه‌های جدید که مطابق با استانداردهای مورد نیاز هستند، در یک نسخه‌ی مینیاتوری خط تولید شرکت آزمایش می‌شوند. شیشه‌هایی که در ساخت تلفن‌های همراه و نمایشگرها به کار می‌روند به صورت صفحاتی تولید می‌شوند که عرضی از مرتبه‌ی متر دارند. اما این فرآیند مینیاتوری صفحاتی با عرضی از مرتبه‌ی سانتی متر می سازد.

آشنایی با مرکز تحقیقاتی Corning: در این آزمایشگاه دورافتاده چه میگذرد؟

نمای مشاهده شده از زیر یک عدسی قطبش‌گر: نوارهای رنگی کشش مکانیکی داخل یک گوی شیشه‌ای آزمایشی را نشان می‌دهد. نمایش رنگین کمانی داخل نمونه نشان می‌دهد که این نمونه به راحتی خواهد شکست و محققان باید شرایط ساخت را تغییر دهند.

این دستگاه یک قطعه شیشه انعطاف پذیر را خم می‌کند تا مشخص شود شیشه قبل از شکستن چه مقدار فشار را می‌تواند تحمل کند. سپس محققان الگوهای شکست به دست آمده را مطالعه می‌کنند تا روشی برای افزایش انعطاف پذیری شیشه بیابند.

آشنایی با مرکز تحقیقاتی Corning: در این آزمایشگاه دورافتاده چه میگذرد؟

جام رومی(Roman Lycurgus Cup) مربوط به قرن چهارم

آشنایی با مرکز تحقیقاتی Corning: در این آزمایشگاه دورافتاده چه میگذرد؟

شرکت Corning هم چنین یک فرآیند جدید برای کار کردن با شیشه را عرضه کرده است که با استفاده از آن می‌توان قطعات ویژه‌ی الکترونیکی ساخت.

آشنایی با مرکز تحقیقاتی Corning: در این آزمایشگاه دورافتاده چه میگذرد؟

این فنر فوق نازک شیشه‌ای با استفاده از یک فرآیند لیزری آماده شده است.

منبع: technologyreview

پاسخی بگذارید

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