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Flexibles Glas könnte das Flip Phone zurückbringen
Stellen Sie sich ein Flip-Phone vor, das in Ihre Tasche passt, sich aber öffnet, um einen Tablet-großen Bildschirm zu enthüllen. Glashersteller stellen bereits biegsames Glas her, das dünner als ein menschliches Haar ist, und sie sagen, dass faltbares Glas gleich um die Ecke ist.
Deutscher Glasmacher Schott ist jetzt die Massenproduktion von Glas, das ultradünn, stark und glatt ist. Darauf kann Elektronik hergestellt werden, und es biegt sich wie Plastik. Das erste Verbraucherprodukt, das das neue Glas von Schott verwendet, ist der Fingerabdrucksensor in einem Smartphone von LeTV, einem großen Video-Streaming-Unternehmen in China. Unternehmensvertreter hoffen, dass diese und andere Nischenanwendungen dem neuen Material Halt geben, während Industriedesigner damit herumspielen.
Schott ist das erste Unternehmen, das ultradünnes Glas herstellt, das durch Ionenaustausch chemisch verstärkt werden kann.
Rüdiger Sprengard , Leiter der Geschäftsentwicklung für ultradünnes Glas bei Schott in Mainz, Deutschland, sagt, dass das Unternehmen jetzt kontinuierlich flexibles Glas in kilometerlangen Platten herstellen kann. Sprengard brachte kürzlich einige Demos mit, um sie in einem Hotelzimmer in San Francisco zu zeigen. Er zeigte mir eine Glasspule, einen halben Meter breit und einen halben Kilometer lang, die aussieht wie eine dicke Zellophanrolle. Eine Maschine biegt kontinuierlich ein kleineres Stück Glas bis zu einem Radius von neun Millimetern herunter. Es klappt noch nicht, aber Sprengard sagt, dass sie daran arbeiten und hoffen, es in ein paar Jahren zu haben.
Nachdem er mir Handschuhe und Schutzbrille gegeben hat, reicht mir Sprengard ein Blatt, das etwa so groß ist wie ein Blatt Büropapier, aber dünner und steifer. Papier ist etwa 100 Mikrometer dick; Dieses Blatt ist 70 Mikrometer dick. Während ich es in meinen Händen hin- und herbewege und es wie ein Stück Plastik behandle, tritt einer der Firmenvertreter zurück. Immerhin ist es immer noch Glas, und sie trägt keinen Augenschutz. Als sie anfingen, so dünnes Glas zu experimentieren, zerbrach es viel leichter, erklärt Sprengard. Vor etwa zwei Jahren hätte man das so nicht gekonnt, sagt er.
Diese Zerbrechlichkeit ist der Grund, warum die Massenproduktion von flexiblem Glas so herausfordernd war. Damit es funktioniert, musste Schott neue Methoden entwickeln, die auf den Methoden aufbauen, die bereits zur Herstellung von ultrastarkem Glas wie Cornings Gorilla Glass verwendet wurden, das auf der Oberfläche vieler Smartphones zu finden ist. Gorilla Glass und andere Produkte beider Unternehmen werden durch einen Prozess namens Ionenaustausch gehärtet.
Forscher bei Corning stellen jeden Tag 40-50 neue experimentelle Glasformulierungen her.
Um Glas dünner und dünner – und damit flexibler – zu machen, müssen Glasmacher herausfinden, wie man es verstärkt. Schott ist das erste Unternehmen, das ultradünnes Glas herstellt, das durch Ionenaustausch chemisch verstärkt werden kann, was eine Herausforderung darstellte, sagt Eric Urruti, Vizepräsident für Forschung und Entwicklung bei Schott North America in Pennsylvania. Das Glas wird aus einem riesigen, geschmolzenen Tank in Platten gezogen und durch Walzen geführt. Es wird dann durch ein Bad aus geschmolzenem Kalium geführt. Kleinere Natriumionen verlassen das Glas und werden durch größere Kaliumionen ersetzt, wodurch eine Kompression innerhalb des Glases selbst entsteht.
Je mehr das Glas zusammengedrückt wird, desto stärker wird es. Es ist schwierig, diesen Kompressionsprozess in immer dünnerem Glas zu kontrollieren – es gibt einfach weniger Material, mit dem man arbeiten kann. Das Unternehmen stellt derzeit Glas mit einer Dicke von bis zu 20 Mikrometern her. Auch die Aufrechterhaltung einer kontinuierlichen Dicke über Kilometer hinweg ist eine Herausforderung. Und alle winzigen Fehler müssen geglättet werden – oder das ist, wo Ihr Telefonbildschirm zerbricht.
Wenn das Glas dünner wird, ändern sich die Herausforderungen, sagt Scott Forester, Direktor von Gorilla Glass Innovations bei Corning mit Hauptsitz in New York. Corning entwickelt auch ultradünnes Glas und verkauft ein Produkt mit einer Dicke von 100 Mikrometern. Je dünner das Deckglas (die Art, die auf der Oberfläche von Telefonen zu finden ist) wird, desto anfälliger ist es für Durchstiche. Aber im Vergleich zu Kunststoff wird die Durchstoßfestigkeit von Glas immer besser sein, sagt er.
Flexible Elektronik macht bereits einige Fortschritte, aber nicht auf eine Weise, die für den Verbraucher offensichtlich ist. Heutzutage werden flexible Bildschirme in Geräten wie dem Galaxy Edge verwendet, einem Telefon mit einem starren Bildschirm, der sich an den Seiten krümmt. Das OLED-Display im Telefon besteht aus Kunststoff und ist auf ein Deckglas aus Corning-Gorilla-Glas laminiert. Wenn dieses Deckglas flexibel wäre – und mit anderen Änderungen – könnte das Gerät selbst flexibel sein. Deckglas ist heute zehnmal dicker – normalerweise etwa 550 Mikrometer (ein halber Millimeter) – als das Glas, das Schott vorführt.
Forester sagt, dass die Teile für flexiblere Unterhaltungselektronik vorhanden sind. Das Glas ist fertig und die flexiblen Schaltungen sind fast fertig. Jetzt warten sie auf die Designer – und auf die Verbraucher. Es muss einen Formfaktor geben, der den Menschen einen Mehrwert bringt, sagt er.
Was das sein wird, ist derzeit noch nicht klar. Aber Corning arbeitet auch an Glas, das dies ermöglichen wird. Da der Ionenaustausch in dünneren Materialien schwieriger wird, versucht das Unternehmen, die zugrunde liegende Matrix des Glases selbst zu ändern – eine grundlegendere Änderung des Materials. Menschen verwenden Glas seit der Steinzeit, aber es gibt noch viel mehr Chemie zu erforschen, sagt Forester. Unsere Wissenschaftler testen jeden Tag 30 oder 40 neue Brillen, sagt er.