Im fernen Glaslabor

Eine Schlüsselzutat für flexible und leichte Geräte der Zukunft nimmt im Forschungszentrum von Corning im ländlichen New York Gestalt an. Durch

• Katherine Bourzac Archivseite

2. Februar 2017

In der Corning-Zentrale im Bundesstaat New York arbeiten drei Personen mit sperrigen Masken und silberner, raumanzugartiger Ausrüstung an den Forschungsöfen. Sie bewegen sich anmutig und harmonisch. Sie müssen sich einem 1.600 °C heißen Ofen stellen, einen Glühtiegel mit geschmolzenem Glas greifen, das Material ausgießen und es formen, bevor es aushärtet. Der Handschuh eines Arbeiters beginnt zu rauchen; er scheint es nicht zu beachten.

Sie führen ein Ballett auf, sagt Adam Ellison, ein Materialwissenschaftler des Unternehmens, und beobachtet die Ofenarbeiter, während das Glas schwefelartige Wärme an die Umgebungsluft abgibt. Es sei höllisch heiß, das Glas werde sehr schnell steif und man könne nur wenige Minuten damit arbeiten, sagt er. Ellison würde es wissen – er half bei der Entwicklung des Materials, das sie gießen, das als Gorilla Glass bezeichnet wird und auf vielen Smartphones zu finden ist, weil es robust, dünn und leicht ist.

Diese Geschichte war Teil unserer Ausgabe März 2017

• Siehe den Rest des Problems
• Abonnieren

Diese Forscher helfen Corning zu untersuchen, wie weit es die Eigenschaften von Glas verbessern kann. Wenn das Unternehmen Glas herstellen könnte, das schwer zu zerkratzen und zu brechen, aber auch biegsam ist, könnte es ganz neue Produktkategorien erschließen: Handys und Tablets, die sich falten oder rollen lassen, zum Beispiel. Dünnes, flexibles Glas könnte auch gekrümmte Oberflächen wie Autoinnenräume in Touchscreen-Displays verwandeln.

Das Forschungsteam des Schmelzofens bereitet etwa acht bis zwölf Versuchsgüsse pro Tag vor und liefert Proben für die Wissenschaftler des Unternehmens. Die Wissenschaftler wollen wissen, was passiert, wenn sie etwas Neues ausprobieren, etwa das Schmelzen von Glas bei einer anderen Temperatur. Das Team testet auch verschiedene Herstellungsverfahren, um zu sehen, wie sie die Glaseigenschaften beeinflussen.

Potentielle neue Produkte sind jeder Art von Missbrauch ausgesetzt, die Ingenieure von Corning erdenken und quantifizieren können. Eine Maschine biegt wiederholt ein dünnes Stück Glas, um zu sehen, wie lange es hält; Eine andere Maschine biegt Glas in zwei Teile, bis es mit einem schockierenden Knall auf dem Trommelfell zerbricht. Spezialisten für Fraktographie – die Wissenschaft, wie und warum Materialien wie Glas brechen – verwenden kundenspezifische Maschinen, um den Druck zu messen, der zum Brechen von Glas erforderlich ist. Mit Mikroskopen untersuchen Forscher die mechanischen Botschaften im entstehenden Rissmuster. Glas, das stärker ist, bricht mit einer großen Anzahl von Rissen; schwächere Glasrisse nur an wenigen Stellen. Materialien, die den Test bestehen, könnten als nächstes zu Handyattrappen verarbeitet und wiederholt aus Hüfthöhe auf Zement, Kies und andere Oberflächen fallen gelassen werden.

Potenzielle Produkte sind jeder Art von Missbrauch ausgesetzt, den Ingenieure sich vorstellen und quantifizieren können.

Der größte Teil der Forschung des Unternehmens konzentriert sich auf neue Herstellungsverfahren und schrittweise Verbesserungen bestehender Produkte wie Gorilla Glass. Aber auch Wissenschaftler können herumspielen. Eines von Ellisons jüngsten Projekten war zum Beispiel der Versuch, das Glas nachzubilden, das zur Herstellung des römischen Lykurgus-Bechers aus dem vierten Jahrhundert verwendet wurde. Der Kelch ist cranberryrot, wenn er von hinten beleuchtet wird, und jadegrün, wenn er von vorne beleuchtet wird.

Ellison zeigt schwindelig ein Muster seines von Lycurgus inspirierten Glases und hält es an ein Fenster, um den Effekt zu demonstrieren. Jetzt weiß ich im Detail, warum es das tut, sagt er. Da er aber nicht weiß, welchen Nutzen ein solches Glas heute oder in Zukunft haben könnte, wandert das Rezept ins Regal und wird von einem zukünftigen Mitarbeiter gesucht.

Ofenarbeiter in Cornings Forschungsschmelzöfen, die in Teams arbeiten, tragen silbrige Hasenanzüge, wenn sie einen 1.600 °C heißen Ofen öffnen, in dem experimentelles Glas geschmolzen wird.

Arbeiter gießen den Inhalt eines Tiegels aus geschmolzenem Glas auf einen Metalltisch.

Ein Arbeiter formt das Glas mit einer Schere zu einem Puck, den Wissenschaftler untersuchen können. Das Glas wird schnell steif und beginnt sich beim Abkühlen zu verfärben.

Der römische Lykurgus-Pokal aus dem vierten Jahrhundert.

Neues Glas, das die Musterung besteht, wird in einer Miniaturversion der Produktionslinie des Unternehmens getestet. Glas für Displays und Handys wird in meterbreiten Platten hergestellt; dieser Prozess macht Testglas einige Zentimeter breit.

Unter einer polarisierenden Linse weisen farbige Streifen auf mechanische Spannungen in einem Puck aus experimentellem Glas hin. Das Schillern in dieser Probe deutet darauf hin, dass sie leicht brechen wird und dass Forscher die Verarbeitungsbedingungen ändern sollten.

Diese Maschine biegt ein Stück flexibles Glas, um zu bestimmen, wie viel Spannung es aushalten kann, bevor es bricht. Die Forscher können dann das Muster des Bruchs untersuchen, um zu erfahren, wie das Glas widerstandsfähiger gemacht werden kann.

Corning entwickelt auch neue Prozesse für die Handhabung von Glas, die Geräteherstellern helfen können, kundenspezifische Teile für neue Elektronikmodelle herzustellen.

Diese ultradünne Glasspirale wurde mit einem neuen Laserbearbeitungsverfahren geschnitten.

verbergen