De schematiska principerna för enhetsdesign och tillverkning:Den föreslagna mikrofluidiska enheten tillverkad av polydimetylsiloxan (PDMS) polymer, med hjälp av standardfotolitografi-tillverkningstekniker för att bilda pixelmönstrade mikrokanaler. Trycket inuti mikrofluidanordningen reglerades med ett datorstyrt ventilsystem bestående av en magnetventil, vakuumpump och luftregulator. Brytarkontrollen programmerades av MATLAB och manometertrycket styrdes av den inbyggda regulatorn. Kreditera: Mikrosystem och nanoteknik , doi:10.1038/s41378-018-0018-1
En ny studie publicerad den Mikrosystem och nanoteknik av Kazuhiro Kobayashi och Hiroaki Onoe beskriver utvecklingen av ett flexibelt och reflekterande multicolor -bildskärmssystem som inte kräver fortsatt energiförsörjning för att behålla färger. Tanken syftar till att hitta futuristiska applikationer med hållbara färgskärmar och ersätta befintliga elektroniska displayskyltar som för närvarande används för flerfärgade meddelanden och bilder. Medan konceptet härrör från elektroniskt papper eller flexibel elektronik som ser ut som tryck på papper (utvecklat för smart slitage), den föreslagna metoden förlitar sig helt enkelt på sekventiellt införda färgade vattendroppar och luftfickor i en mikrofluidanordning som är exakt tillverkad på en flexibel polymer för att bibehålla stabila bitmappsbilder utan energiförbrukning.
Metoden avviker också från befintliga tekniker för flytande kristaller eller organiska ljusemitterande dioder (OLED), som förbrukar energi i nivå med den ljusemitterande pixeln. Tekniken rymmer ett mikrofluidiskt vattendropptåg som ett flexibelt, reflekterande display. Systemets arbetsprincip är baserad på en roterande vätskeväljare med sugbaserat undertryck för att driva dropparna i avsedd riktning och bilda ett förutbestämt tecken.
Mikrokanaler för den föreslagna anordningen tillverkades med den flexibla polymeren, polydimetylsiloxan (PDMS), ett material med egenskaper som inkluderar transparens under synligt ljus och luftgenomsläpplighet. Författarna använde mjuk litografi och bindningstekniker för att skapa PDMS-PDMS-mikrokanaler med pixelmönster från 400-800 μm i diameter och 50-200 μm i höjd. I enhetsarkitekturen, mönstren var anslutna via linjära kanaler på 100-200 μm i bredd. Eftersom materialet är genomsläppligt för luft- och gaslösligt, ett tunt Parylen -lager (500 nm tjockt) avsattes i mikrokanalerna för att förhindra läckage och avdunstning av luft och vatten.
Den tillverkade enheten för färgvisning a) slingrande mikrokanaler med en 7x13 pixlar (25 dpi) skärm. Inlopps- och utloppsportar var anslutna till vätskeväljaren och sugsystemet, b) mikroskopiska bilder av de rivningsformade pixlarna som utgör mikrokanalerna, de vita prickarna på varje pixel orsakades av synligt ljus upplyst på enhetens yta, c) tvärsnittsvy av mikrokanalen, en tunn parylenfilm avsattes i mikrokanalen för att förhindra luftläckage. Kreditera: Mikrosystem och nanoteknik , doi:10.1038/s41378-018-0018-1
För att skapa en optimerad pixelstorlek, författarna utformade ett samband mellan mikrokanalgeometri och vattenförlust för att bibehålla en specifik volym färgat vatten när droppar avancerade i enheten. Enhetens design och optimering inkluderade mätningar av det minimala differenstrycket som krävs för att driva färgade vattendroppar genom mikrokanalerna. Trycket inuti sugsystemet för mikrofluidanordningen kontrollerades med ett datorstött ventilsystem, och switchkontrollen programmerades med MATLAB. Dessutom, kapaciteten för färgbyte och droppkontroll bedömdes på nivån för den enda pixeln för optimerad bildvisning. Förhållandet mellan droppläge och tidpunkten för undertryck som applicerades optimerades för att indikera att enheten kunde styras vid nivån för den enda pixeln.
Observera förhållandet mellan dropppositionen och tidpunkten för undertryck som appliceras för att styra dropparnas position vid nivån för enpixel. Kredit:Microsystems and Nanoengineering, doi:10.1038/s41378-018-0018-1
I studien, en rad bilder skapades på detta sätt i zig-zag-mikrokanaler som bevis för principen för att testa det föreslagna konceptet med flexibla flerfärgade reflekterande displayer. Färgbibehållande aktiverades genom att stoppa sugsystemet, under vilken displayens orientering förblev intakt utan energiförsörjning.
Principens bevis för en trefärgad matris a) mångfärgade randmönster (vertikalt och horisontellt inriktade) som visas på mikrokanaler, b-c) bitmappstecknen 'A' och 'T' visualiserade på den mikrofluidbaserade reflekterande displayen, d-g) testa skärmens flexibilitet för att indikera underhåll av det ursprungliga ramverket för mångfärgad bildskärm. Kreditera: Mikrosystem och nanoteknik , doi:10.1038/s41378-018-0018-1
Experimentella resultat validerade att systemet kunde visa flerfärgade reflekterande bilder och behålla dem utan energiförbrukning som teoretiserat. Bilderna var hållbara och bibehöll sin position efter böjlig vridning, för att indikera flexibilitet och återhämtning av det ursprungliga flerfärgade ramverket. Forskarna förutspår att sådana flexibla och energilösa displaysystem kan hitta innovativa applikationer på robotskinn, kläder och accessoarer i det dagliga livet i framtiden.
Observera flexibiliteten, återställning och bibehållande av den mångfärgade skärmen inom dess ursprungliga dimensioner på mikrokanaler med flexibelt PDMS. Kreditera: Mikrosystem och nanoteknik , doi:10.1038/s41378-018-0018-1
© 2018 Phys.org
