Hoe Gorilla Glass je telefoon en auto onbreekbaar maakt met druksterkte

Laten we het over iets anders hebben. Je smartphone. Je houdt hem in je hand, je houdt hem tegen je oor, je bewaart hem in je zak of je tas. Het is een geweldig alledaags gebruik van glas waar je misschien niet bij stilstaat. Totdat hij kapot gaat. Totdat hij kapot gaat. Zelf heb ik er al meer dan een dozijn kapotgemaakt. Maar het is je misschien opgevallen dat het scherm van je telefoon in de loop der jaren steeds moeilijker te breken is geworden. Laten we een paar jaar teruggaan. Als je dat met je standaardtelefoon uit 2008 had gedaan, was dit het resultaat geweest. Niet mooi. Nee, en dat kon gemakkelijk gebeuren door je sleutels en je telefoon in dezelfde zak te bewaren. En als je die telefoon dan liet vallen, was de kans groot dat hij kapot zou gaan. Hoe groot? Heel groot. Ik zal het je laten zien. Ga je de telefoon niet laten vallen? Nou, min of meer. In plaats van de telefoon te laten vallen, ga ik iets op de telefoon laten vallen. De stalen bal.

Omwille van de consistentie. Precies. Op deze manier valt mijn telefoon elke keer op precies dezelfde manier. Daar gaan we. Drie, twee, één... Oh, ik heb je dat zo vaak in het echt zien doen. Ik ook. Maar dat was toen. Dit is nu. Dankzij Corning hebben we Gorilla Glass. Ik ben er vrij zeker van dat ik dat op mijn telefoon heb. En het zit ook op deze telefoon. Ik ga dezelfde test nog een keer doen. Kijk maar eens. Geen krasje. Helemaal niets. Nu dezelfde valtest. Klaar? Ja. Drie, twee, één. Wauw, wat een verschil kan een paar jaar maken.

Corning heeft deze methode om glas te versterken eigenlijk al lang geleden bedacht. Gorilla Glass is uit dat proces voortgekomen en wordt tegenwoordig gebruikt in alle beste kleine apparaten zoals deze. Het begint ook zijn weg te vinden naar grotere beeldschermen. Nu is het niet onbreekbaar. Als je het wilt breken, lukt dat ook. Maar naarmate Corning meer geheimen van glas ontrafelt, zal het steeds veerkrachtiger worden. Het kan zelfs zo ver komen dat apparaten zoals deze gewoonweg niet meer breken. Oh, en trouwens, Corning heeft net een nieuwe en verbeterde versie van Gorilla Glass uitgebracht. Echt waar? Ja. Laten we dieper ingaan op de materie. Kijk eens. Heet spul. Ja, dit hete spul is gewoon alledaags natriumcalciumglas. Er is niets bijzonders aan, behalve dat het witgloeiend en gesmolten is. ...ga maar, ik ga het in koud water laten vallen. Dit wordt een Prince Rupert-druppel genoemd. Wie is Prince Rupert? Een Beierse man uit de 17e eeuw. Hij heeft dit bedacht.

Oké, er gebeuren hier een paar dingen. Het koude water koelt het buitenoppervlak van het glas snel af, waardoor het vrijwel onmiddellijk hard wordt. De binnenkant, die nog gesmolten is, koelt langzamer af. Terwijl het afkoelt, krimpt het en probeert het het oppervlak mee naar binnen te trekken, maar dat lukt niet. Nou ja, niet echt. Het oppervlak is al hard geworden, dus het wordt maar een klein beetje naar binnen getrokken, waardoor het wordt samengedrukt en er tegelijkertijd een interne laag ontstaat die voor altijd onder spanning blijft staan. Het is deze werking die het glas zijn ongebruikelijke sterkte geeft. We noemen dit druksterkte. Hmm. Dat klinkt als hetzelfde principe als hoe een boog sterkte biedt in de bouwkunde. Ja, zoiets. Jamie, ik ga je om hulp vragen. We gaan proberen deze Prince Rupert-druppel te vernietigen. Ik wil dat je die hamer voorbij het middelpunt kantelt. Ga je gang. Ik heb het gevoel dat we zijn opgelicht. Opgelicht? Nee. We hebben zojuist de kracht van druksterkte ervaren. Het heeft echter wel een achilleshiel. Pak die tang daar en knijp in de achterkant van de staart van deze Prince Rupert Jop. En kijk wat er gebeurt. Wacht, wacht, wacht. Start de hogesnelheidscamera. Oké, daar gaan we. Wauw. Dat was nog cooler dan ik had gedacht. Dat is wat er gebeurt als je de spanning in glas met druksterkte wegneemt. Het hele ding valt in stukken. Spectaculair. Ja. Nou ja, in dat voorbeeld in ieder geval wel. Dat komt omdat de spanning tussen de buitenste druklaag en de binnenste spanningslaag zo groot was. Toen die spanning werd weggenomen, was het resultaat catastrofaal. Dit is Gorilla Glass. Het is in de loop der tijd verfijnd, maar net als alle Gorilla Glass-varianten die ervoor kwamen, is het glas met druksterkte. Maar het wordt niet op dezelfde manier gemaakt als we zojuist hebben gedemonstreerd, met de snelle afkoelmethode. Nee, in plaats daarvan gebruikt Corning een ionenuitwisselingsproces. Simpel gezegd worden de ionen deeltjes aan het oppervlak die van nature ontstaan tijdens de productie vervangen door grotere ionen deeltjes. Na de uitwisseling creëren de grotere ionen deeltjes dezelfde soort inwaartse druk die we zien bij Prince Rupertrop. Met deze methode kunnen ze de resulterende spanning controleren en beheersen. Ik denk dat je met dit proces bedoelt dat ze de sterkte van het glas kunnen afstemmen door de juiste balans te vinden tussen compressie en spanning? Ja, dat is een mooie manier om het te zeggen. Dat, en ook door een paar andere trucs toe te passen die de moleculaire structuur van het glas veranderen.

Corning zet gestaag stappen in de richting van het Heilige Graal. Dun, onbreekbaar glas voor onze mobiele apparaten? Nou ja, misschien niet onbreekbaar, maar wel dun... en zeer sterk. Overigens zijn de toepassingen voor dit sterke glas veel breder dan alleen mobiele apparaten. Laten we eens kijken. Ziehier, de gewone autoruit gemaakt van gewoon natriumcalciumglas. Deze is vrij sterk omdat hij erg dik is en gelaagd, wat betekent dat het twee stukken glas zijn die met hars in het midden aan elkaar zijn gehecht. En de hars heeft twee functies. Het geeft extra sterkte en houdt het glas bij elkaar bij een botsing. Je hebt waarschijnlijk wel eens gebroken voorruiten gezien. Veel gekraakt glas, maar toch grotendeels in de vorm van een voorruit bij elkaar gehouden. Zoals dit. Dat is best gaaf. Ja, dat is het zeker. Voorruiten worden al honderd jaar gemaakt van gelaagd glas en ze hebben ons goed gediend. Maar er is een groot nadeel. Ik denk dat ik weet wat je gaat zeggen. Het is zwaar. Ja. Erg zwaar.

En nu we streven naar energiezuinigere auto's en vrachtwagens, kan het gewicht van al dat glas een beetje een probleem zijn. Ik heb het gevoel dat je een alternatief gaat laten zien. Ja. Kijk hier eens naar. Dit is ook een gelaagde voorruit, maar niet een die je in de productie zou aantreffen. Het is experimenteel, wat geweldig is, want we gaan ermee experimenteren. Het heeft gewoon sodakalkglas aan de buitenkant en hars in het midden, net als de andere, maar deze voorruit heeft gorillaglas aan de binnenkant. Mooi. Het ziet er dunner uit. Ja, dat is het ook. En ook een stuk lichter. Door alleen het laminaat te veranderen, wordt het totale gewicht met ongeveer een derde verminderd. In een auto telt dat snel op.

Dunner, lichter, en laat me raden, net zo sterk als voorruit A. Nou, misschien. Laten we het uitproberen. Oh, leuk. Oké, wacht, je hebt hiervoor geen voorhamer nodig. Leg die maar neer. In plaats daarvan ga je met een luchtkanon op deze voorruit schieten. Cool. Word niet te enthousiast. We moeten dit bevestigen, vastbinden zodat het niet wiebelt, en we gaan simuleren dat een steentje met superhoge snelheid tegen deze voorruit botst. Dat is goed genoeg voor mij. Wanneer begin ik met schieten? Nou, voordat we op het Gorilla Glass-laminaat schieten, laten we eerst op het gewone soda-kalklaminaat schieten. Voorruit A. Deze kant op. Oké, daar gaan we. Perfect. Wil jij de eer hebben? Tuurlijk. Ik tel af. 3, 2, 1, start. Wauw. Haha, dat was een flinke schade. Hebben we dat niet in slow motion gezien? Het kogellager raakt de voorruit met een snelheid van ongeveer 190 km/u. Dit zou een steentje kunnen zijn dat door een andere auto is opgeworpen. Het dringt door het buitenste glas heen, rekt de hars uit, wordt iets afgeremd, maar heeft nog steeds voldoende momentum om de binnenste glaslaag te breken, waardoor kleine glasscherven door het interieur van de auto worden verspreid. Niet goed. Laten we voorruit B eens proberen. Het Gorilla Glass lijkt niet te zijn gebroken.

De folie is intact. Laten we het in slow motion bekijken. Het kogellager raakt de voorruit met een snelheid van ongeveer 193 km/u, net als eerder. Het gaat door de voorste laag van natriumcalciumglas, rekt de hars uit, maar heeft niet genoeg energie om het Gorilla Glass te breken. Het is niet kogelvrij. Ik ben er vrij zeker van dat als we de snelheid zouden verhogen, we ook de Gorilla-laag zouden doorbreken. Maar in deze test, en als alle omstandigheden gelijk blijven, presteerde het veel beter dan de dikkere, zwaardere voorruit van natriumcalciumglaslaminaat. Dat is indrukwekkend. Wat we hier zien, is druksterkte op zijn best. Oké, dus het is lichter, dunner en sterker. Dat is best goed. Ja, dat is het zeker. Kan ik dit op mijn auto krijgen? Vandaag nog niet, maar... binnenkort, hoop ik. Kom op zeg. Na de ijzertijd en de bronstijd te hebben meegemaakt, kun je nog wel even wachten. Als je erover nadenkt, gaat de toepassing hiervan veel verder dan alleen auto's, toch? Ja, het voelt goed om in het glastijdperk te leven. Raak me niet aan. Sorry.