Sklo dotykových displejů se samo zmenšuje. Funkci to neohrožuje

Vědcům se poprvé podařilo změřit, že se sklo za stálých podmínek zmenšuje. A to u materiálu, který se používá na krytí dotykových displejů. Našim obrazovkám to však neuškodí, na to je zmenšování příliš malé.
Gorilla Glass využívá například tablet ThinkPad Helix (vlevo). Ale najdete ho celé řadě dotykových displejů současnoti.

Gorilla Glass využívá například tablet ThinkPad Helix (vlevo). Ale najdete ho celé řadě dotykových displejů současnoti. | foto: Jan Kužník, Technet.cz

Víte, že staré okenní tabulky jsou na spodním okraji silnější, protože sklo je vlastně tekutina a postupně stéká dolů? Pokud ano, zkuste na to zapomenout. Navzdory tomu, že tento fakt uváděla svého času i ctihodná Encyclopedia Britannica (a stále uvádí v jednom i česká Wikipedie), staré okenní tabulky vám nikdy nevytečou. Dokonce ani pokud byste byli majiteli katedrály s původním vitrážemi.

Dokládá to nejen pohled do reality, ale také vědecké výpočty (česky si můžete závěr přečíst zde a zároveň se přesvědčit, že to není matematický úkol pro každého). Tabulky ve starých sklech sice jsou často na spodním konci silnější než nahoře, ale podle nových poznatků jde o důsledek výrobního postupu.

Sklo tedy podle fyziků není tekutinou, ale pevnou látkou bez krystalické struktury (tj. amorfní látkou). Kdo se cítí ochuzený o zajímavost, nemusí se bát. Sklo sice možná neteče, ale zato si velmi zajímavě "sedá".

Když se Gorilla zmenšuje

Dokázalo to pečlivě sledování metru čtverečního tvrzeného skla, které všichni známe jako kryt displejů u mobilů, tabletů či mobilních počítačů. Pod obchodním názvem Gorilla ho vyrábí americká firma Cornig, a právě její výzkumníci jsou autory nečekaného pozorování. Výsledky zveřejnil časopis Physical Review Letters.

Ukázalo se, že kus nového skla se během deseti dnů zmenšil na délku i šířku o zhruba 5 mikrometrů, tedy 5 tisícin milimetru, respektive 5 miliontin metru. Pak se proces smršťování zpomalil a o dalších 5 mikrometrů se sklo zmenšilo až po roce a půl.

Proč tvrzené sklo vybuchuje?

Můžeme si to představit, jako že sklo nakonec tvoří v podstatě tři vrstvy. Shora i zespodu ho kryje vrstva tvrzeného skla, které tlačí na prostřední vrstvu nezpevněného skla. A ta zase vyvíjí tlak na ně, takže protikladné síly se vyrovnávají. K prasknutí dojde jen tehdy, když se prasklina dostane až k vnitřní vrstvě skla, a uvolní se tak napětí v něm. Pak se sklo může rozbít velmi rychle, až "výbušně".

Nejdramatičtějším příkladem napětí, které ve skle může pracovat, jsou takzvané kapky prince Ruperta. Jde v podstatě o kousky skla ve tvaru jakési slzy rychle zchlazené ve vodě. Kapka je plná vnitřního napětí a odolá například i úderu kladiva. Ale pokud ji rozlomíte, díky vnitřnímu napětí doslova exploduje.

Jak to vypadá, se můžete podívat v galerii. Velmi ilustrativní video, ze kterého snímky pochází, najdete na kanálu Smarter Every Day na YouTube.

Smrsknutí skla o pár miliontin jeho rozměru podle autorů nemůže ohrozit funkci displejů. I když bychom ujištěním výrobců neměli slepě věřit, změny jsou skutečně velmi malé a změny dané třeba teplotními výkyvy jsou výraznější. Zajímavější otázkou je, proč se vůbec něco takového děje. Pokud sklo neteče, co za toto smršťování může?

Gorilla je tvrzené sklo. Běžně se takové materiály vyrábí rychlým zchlazením rozehřátého skla, například vodou nebo také olejem. Na povrchu tak vznikla pevnější vrstvička, ve která díky jejím vlastnostem vzniká jen málo prasklin, v nichž by pak celé sklo mohlo praksnout. 

Novější typy, včetně skla, které známe z mobilů a tabletů, se ovšem vytvrzují chemicky. Noří se do solné lázně, jejímž působením vzniká tvrzená vrstva na povrchu skla. Chemické tvrzení je výhodnější, protože jím vzniká silnější a také rovnoměrnější vrstva tvrzeného materiálu.

Na mikroskopické úrovni to probíhá zjednodušeně tak, že se doslova nahrazují menší atomy většími. Sklo Gorilla obsahuje příměs sodíku. Po namočení do roztoku soli draslíku do něj přechází ionty draslíku, které si "vyměňují místo" s ionty sodíku. Protože draslík je větší atom, ve skle takto na atomární úrovni vzniká napětí, které vede k vytvoření tvrzené vrstvy.

Jak rozbít kapku

Ale jistou dobu asi trvá, než si "nové" atomy v amorfním skle najdou místa s nejnižší možnou energií, domnívají se autoři nové práce. Obrazně řečeno se atomy během výroby ocitnou například příliš blízko jiným atomům, či na jiné, ne zcela stabilní pozici. Nakonec si však najdou ve svém okolí "dolíček", do kterého díky atomárním silám zapadnou a už z něj nemohou ven. Omezení možnosti pohybu atomů ve skle vede ke zmenšení rozměrů skla.

Nejde o jev zcela nepředvídaný. Teoretici se domnívali, že by k němu mohlo v některých sklech docházet a dokonce už byla matematicky popsána zákonitost, podle které by měl děj probíhat (navrhl ho James C. Phillips, najít ho můžete zde). Podle nových výsledků se zdá, že teorie obstála. Jiní odborníci upozorňují, že přesnost měření nebyla taková, aby byl důkaz zcela přesvědčivý.

Staronový úspěch

Dnešní sklo Gorilla vzniklo ve vývojovém středisku společnosti Corning už na přelomu 50. a 60. let minulého století. Tehdy ho firma chtěla prodávat pod názvem Chemcor například jako materiál na přední skla automobilů. Sklo se dostalo jen do malé série vozů dnes zaniklé firmy American Motors. Problémem byla vysoká cena i to, že při crash-testech se ukázalo, že během havárie sice samotné sklo často vydrží netknuté, ale setkání s ním velmi často nemusí bez úhony přečkat hlavy posádky. Jinými slovy: sklo bylo příliš tvrdé.

Využití našel Chemcor alespoň například ve vojenských letounech a raketách, ale celkově nešlo o žádný velký úspěch. Velká změna přišla až v na přelomu 21. století, kdy se v Cornigu začali zabývat možností, zda by sklo nemohlo posloužit jako kryt mobilních telefonů. Původně to bylo pro značku Motorola, ale nakonec se výroba rozběhla až díky velké zakázce firmy Apple, která si ho objednala už do první generace iPhonů.

V roce 2012 se Gorilla Glass prodalo za víc než miliardu dolarů.

  • Nejčtenější

Kam pro filmy bez Ulož.to? Přinášíme další várku streamovacích služeb do TV

v diskusi je 125 příspěvků

26. března 2024

S vhodnou aplikací na vás mohou v televizoru na stisk tlačítka čekat tisíce filmů, seriálů nebo...

Z jaderné triády zbyly Britům už jen ponorky. A ty musejí posílit

v diskusi je 76 příspěvků

27. března 2024

Jadernou triádu tvoří strategické bombardéry s jadernými zbraněmi, mezikontinentální balistické...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Hlučínsko patří nám. Před 100 lety byl podepsán definitivní protokol o hranici

v diskusi je 41 příspěvků

28. března 2024

Před 100 lety definitivně skončily tahanice o československo-německé hranice. 28. března 1924 byl...

Rusko zastavilo odlet na ISS s první Běloruskou, letět měla i Američanka

v diskusi je 50 příspěvků

21. března 2024  10:23,  aktualizováno  14:26

Ve čtvrtek 21. března se necelých deset minut před půl třetí odpoledne měla vydat na Mezinárodní...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Američané odepsali modul, který je vrátil po půl století na Měsíc

v diskusi je 20 příspěvků

28. března 2024,  aktualizováno  11:41

Od začátku letošního roku je na Měsíci a kolem něj poměrně rušno. Vedle řady sond, které zamířily...

Za vyhynutím dinosaurům mohla být i doba temna

v diskusi nejsou příspěvky

29. března 2024

Dopad planetky je nyní většinou odborníků považován za hlavní příčinu vyhynutí zhruba 73 až 76 %...

Podívejte se na Boeing C-17 Globemaster, který do Česka přivezl nové vrtulníky

v diskusi nejsou příspěvky

29. března 2024

V sobotu 23. března dosedl v Praze nákladní letoun USAF, který vezl obzvlášť cenný náklad. Z...

Dočasná raketa se po téměř 70 letech loučí. Bude startovat naposledy

v diskusi jsou 4 příspěvky

28. března 2024  15:36,  aktualizováno  19:54

Tento čtvrtek stojí na startovací rampě mysu Canaveral poslední potomek raket Thor, nosič Delta IV...

Američané odepsali modul, který je vrátil po půl století na Měsíc

v diskusi je 20 příspěvků

28. března 2024,  aktualizováno  11:41

Od začátku letošního roku je na Měsíci a kolem něj poměrně rušno. Vedle řady sond, které zamířily...

Smoljak nechtěl Sobotu v Jáchymovi. Zničil jsi nám film, řekl mu

Příběh naivního vesnického mladíka Františka, který získá v Praze díky kondiciogramu nejen pracovní místo, ale i...

Rejžo, jdu do naha! Balzerová vzpomínala na nahou scénu v Zlatých úhořích

Eliška Balzerová (74) v 7 pádech Honzy Dědka přiznala, že dodnes neví, ve který den se narodila. Kromě toho, že...

Pliveme vám do piva. Centrum Málagy zaplavily nenávistné vzkazy turistům

Mezi turisticky oblíbené destinace se dlouhá léta řadí i španělská Málaga. Přístavní město na jihu země láká na...

Kam pro filmy bez Ulož.to? Přinášíme další várku streamovacích služeb do TV

S vhodnou aplikací na vás mohou v televizoru na stisk tlačítka čekat tisíce filmů, seriálů nebo divadelních...

Stále víc hráčů dobrovolně opouští Survivor. Je znamením doby zhýčkanost?

Letošní ročník reality show Survivor je zatím nejkritizovanějším v celé historii soutěže. Může za to fakt, že už...