Mikroakışkanlarla esnek renkli ekranlar
Kazuhiro Kobayashi ve Hiroaki Onoe tarafından Microsystems ve Nanoengineering üzerine yayınlanan yeni bir çalışma, renk tutma için sürekli enerji tedariği gerektirmeyen esnek ve yansıtıcı çok renkli bir ekran sisteminin geliştirilmesini anlatıyor. Fikir, sürdürülebilir renkli ekranlarla fütüristik uygulamalar bulmayı ve çok renkli mesajlar ve resimler için halihazırda kullanılan mevcut elektronik ekran işaretlerini değiştirmeyi amaçlıyor. Konsept, kâğıt üzerine baskı yapan elektronik kâğıt veya esnek elektronikten kaynaklanırken (akıllı aşınma için geliştirilmiş), önerilen yöntem, kararlı bir şekilde devam etmek için esnek bir polimer üzerinde tam olarak üretilen bir mikroakışkan cihazda sıralı olarak yerleştirilmiş renkli su damlacıklarına ve hava ceplerine dayanır. Enerji tüketimi olmayan bitmap görüntüler.
Yöntem ayrıca, ışık yayan piksel seviyesinde enerji tüketen mevcut sıvı kristaller veya organik ışık yayan diyotlardan (OLED'ler) de sapmaktadır. Teknik, esnek, yansıtıcı bir ekran olarak mikroakışkan bir su damlacığı trenine ev sahipliği yapar. Sistemin çalışma prensibi, damlacıkların istenen yönde ilerlemesi ve önceden belirlenmiş bir işaret oluşturması için emiş bazlı negatif basınca sahip bir döner sıvı seçicisine dayanmaktadır.
Önerilen cihazın mikrokanalları esnek polimer, polidimetilsiloksan (PDMS), görünür ışık altında şeffaflığı ve hava geçirgenliğini içeren özelliklere sahip bir malzeme ile imal edilmiştir. Yazarlar, 400-800 mikron çapında ve 50-200 mikron yüksekliğinde piksel desenleri ile PDMS-PDMS mikrokanalları oluşturmak için yumuşak litografi ve bağlama teknikleri kullanmışlardır. Cihaz mimarisinde desenler, 100-200 mikron genişliğinde doğrusal kanallarla bağlandı. Malzeme hava geçirgen ve gazda çözünür olduğundan, hava ve suyun sızmasını ve buharlaşmasını önlemek için mikrokanallarda ince bir Parylen tabakası (500 nm kalınlığında) birikmiştir.
Optimize edilmiş bir piksel büyüklüğünü imal etmek için, yazarlar, cihaz içinde ilerlemiş damlacıklar olarak belirli bir hacimde boya suyunun muhafaza edilmesi için mikrokanal geometrisi ve su kaybı arasında bir ilişki geliştirdi. Cihaz tasarımı ve optimizasyonu, mikrokanallar boyunca boyanmış su damlacıklarını sürmek için gereken minimum diferansiyel basıncın ölçümlerini içermiştir. Mikroakışkan cihaz emme sistemi içindeki basınç, bilgisayar destekli bir valf sistemi ile kontrol edildi ve anahtar kontrolü MATLAB kullanılarak programlandı. Ek olarak, renk değiştirme ve damlacık kontrolü için kapasite optimize edilmiş görüntü ekranı için tek piksel seviyesinde değerlendirildi. Damlacık pozisyonu ile uygulanan negatif basınç zamanı arasındaki ilişki, cihazın tek piksel seviyesinde kontrol edilebileceğini göstermek için optimize edildi.
Çalışmada, zig-zag mikrokanallarında bu şekilde esnek çok renkli yansıtıcı ekranların önerilen konseptini test etme prensibinin kanıtı olarak bir dizi görüntü oluşturulmuştur. Emme sistemini durdurarak renk tutma sağlandı, bu sırada ekranın yönlendirmesi enerji kaynağı olmadan sağlam kaldı.
Deney sonuçları, sistemin çok renkli yansıtıcı görüntüleri gösterebileceğini ve teorik olarak enerji tüketimi olmadan bunları tutabildiğini doğrulamıştır. Görüntüler, orijinal çok renkli çerçevenin esnekliğini ve geri kazanımını göstermek için esnek bükme sonrası pozisyonlarını korurken dayanıklıydı. Bilim adamları, böylesine esnek ve enerji tüketmeyen ekran sistemlerinin, gelecekte günlük yaşamda robot derilerinde, giysilerinde ve aksesuarlarında yenilikçi uygulamalar bulabileceğini öngörüyorlar.