Perché il vetro Corning gorilla è antigraffio?

A2A:

Il link nella risposta di Akshat'è corretto, e io lo approfondirò qui (con belle foto e video). Ho anche fatto un po' di ricerche nel portafoglio brevetti di Corning, così possiamo speculare un po' sui segreti aziendali di Corning alla fine :-)

Gorilla Glass' la produzione sembra ridursi a tre fasi principali. Ogni passo è di dominio pubblico, anche se i dettagli più fini sono tenuti segreti:

1. Composizione chimica
2. Processo di fusione
3. Tempra chimica

Per (1), Corning usa un vetro alluminosilicato con impurità aggiuntive, ma non dice quali siano queste impurità. L'alluminosilicato è noto per la sua stabilità termica, stabilità chimica, durezza intrinseca e trasparenza. Qualsiasi cosa Corning aggiunga probabilmente migliorerà una o più di queste proprietà. Le impurità comuni usate nell'industria del vetro includono magnesio, calcio e boro.

Per (2), Corning usa un processo chiamato fusion draw per creare lastre di vetro eccezionalmente sottili, pure e lisce.

Ecco un'immagine del fusion draw:

Ecco un video di fusion draw in azione:

Per uno strato sottile di vetro, essere liscio su entrambi i lati e privo di impurità indesiderate è fondamentale per la sua forza complessiva. Questo perché la presenza di un punto ruvido o di un'impurità può servire come seme da cui può crescere una crepa.

Infine, per il passo (3), la tempra chimica è un processo ben noto: Il vetro di solito si rompe a causa di uno stress da trazione. Quindi la strategia per indurire il vetro è quella di introdurre artificialmente uno stress di compressione, che contrasta qualsiasi stress di trazione che il vetro sperimenta.

La tempra tradizionale è fatta riscaldando e poi raffreddando rapidamente il vetro. Invece del calore, Corning sfrutta il fatto che il loro vetro iniziale contiene sodio (Na). Immergono il vetro in un bagno di ioni di potassio (K). Gli ioni K, che sono ~2,25 volte più grandi degli ioni Na, si infilano nel reticolo e spostano i più piccoli Na. Questo si traduce in una tensione di compressione ovunque gli ioni K possano raggiungere:

Con gli ioni K in più, possiamo visualizzare come il vetro si rafforza:

Ora che conosciamo le basi, facciamo delle ipotesi!

Tutti e tre i passaggi sopra descritti sono di dominio pubblico e disponibili ai concorrenti di Corning. Quindi cosa sta facendo Corning in modo diverso? Questo è un segreto aziendale, ma possiamo usare il loro portafoglio di brevetti e l'intuizione per fare alcune ipotesi educate su ogni passo:

1. La composizione che Corning usa può produrre migliori proprietà intrinseche rispetto ai concorrenti di Corning. Infatti, hanno depositato alcuni brevetti proprio su questo argomento nel 2013 (http://www.google.com/patents/WO2013130695A1?cl=en e http://www.google.com/patents/WO2012103194A1?cl=en). Potrebbero anche migliorare la mobilità del potassio, il che avrebbe un impatto sulla fase (3) qui sotto.
2. Il brevetto originale di Corning per il loro processo di estrazione per fusione risale al 1964 (http://www.google.com/patents/US3338696), quindi il processo originale è ora di dominio pubblico. Tuttavia, hanno depositato diversi brevetti che migliorano l'originale, come questo del 2005 (http://www.google.com/patents/WO2005121182A2?cl=en). Questi metodi più recenti sono ancora proprietari.
3. Il rinvenimento chimico è probabilmente il più critico dei tre passaggi. La composizione chimica della fase (1) potrebbe migliorare la stabilità termica/chimica dell'alluminosilicato come indicato dai brevetti, il che permetterebbe di fare il bagno chimico a temperature più alte, o potrebbe migliorare la mobilità del potassio nel vetro. Ognuno di questi cambiamenti porterebbe il potassio a penetrare più in profondità nel vetro, formando uno strato di compressione più spesso, il che renderebbe il vetro più forte. Avrei anche suggerito alla Corning di provare a usare il litio invece del sodio, dato che è ancora più piccolo. Poi ho cercato i brevetti di Corning e ho scoperto che hanno brevettato anche questa idea! (http://www.google.com/patents/US7727917)

Sulla base delle dozzine di brevetti che Corning ha depositato, è abbastanza chiaro che stanno spingendo aggressivamente per migliorare la composizione chimica, l'estrazione della fusione e le fasi di tempra chimica. Alcuni dei dettagli sono rivelati pubblicamente nei brevetti, ma ce ne sono altri che Corning sta probabilmente tenendo interamente per sé. Abbiamo speculato un po' qui e siamo arrivati ad alcune idee generali, ma potete immaginare quanto i concorrenti di Corning vorrebbero mettere le mani su queste informazioni per il proprio uso!

Fonti di immagini:
[1] Pagina su iphoneeinstein.com
[2, 3] All'avanguardia della tecnologia del vetro-Dinorex™ vetro per il rafforzamento chimico-