Nowa technologia e-papieru przyspiesza

Naukowcy z University of Toronto w Ontario dziesięciokrotnie zwiększyli prędkość swojego nowego, zmieniającego kolor materiału. Materiał, w którym zastosowano kryształy fotoniczne, odbija jasne, intensywne światło o dowolnym kolorze od czerwonego do niebieskiego, zmieniając kolor na podstawie przyłożonego do niego napięcia. Technologia ta może zapewnić jaśniejsze, elastyczne kolorowe wyświetlacze dla czytników elektronicznych i billboardów.

Wybierz kolor: Nowy materiał wykonany z kryształów fotonicznych zmienia kolor pod wpływem przyłożenia do niego różnych napięć.

Aby uzyskać zmiany kolorów, które przechodzą od UV aż do bliskiej podczerwieni – to jedyny materiał na planecie, który może to zrobić, mówi profesor chemii Geoffrey Ozin , który kierował nową pracą. Jedyne, co robię tutaj, to jeden materiał dostrajający napięcie.

Urządzenia do czytania, takie jak Amazon Kindle, Sony Reader i nowy czytnik Plastic Logic, używają czarno-białego e-papieru z Bostonu E Ink . E-papier odbija światło zamiast je emitować, dzięki czemu jest mniej energochłonny i łatwiejszy do czytania w jasnym świetle słonecznym. Wyświetlacze wykorzystujące kolorową wersję technologii E Ink mają trafić na rynek w ciągu najbliższych kilku lat, ale ich piksele zostaną podzielone na trzy subpiksele z filtrami czerwonym, zielonym i niebieskim. Światło z subpikseli jest mieszane w różnym natężeniu, aby uzyskać różne kolory. Oznacza to, że masz tylko jedną trzecią obszaru [pikseli], który wyświetla kolor czerwony, mówi Jacques Angele, współzałożyciel francuskiej firmy zajmującej się e-papierem. nemptyk . Więc zmniejszasz jasność o czynnik nie daleki od trzech.

Kluczową zaletą nowej technologii jest to, że kryształ fotoniczny tworzący każdy piksel można dostroić tak, aby emitował różne kolory. W zasadzie powinny być w stanie uzyskać dobrą jasność bardziej zbliżoną do papieru drukowanego, w porównaniu z obecną technologią e-papieru, mówi Angele. Zwiększenie szybkości, z jaką materiał zmienia kolor, przybliża go o krok do praktycznych zastosowań.

Badacze z Toronto poinformowali o nowej wersji materiału w Internecie Chemia stosowana papier. Oprócz szybszej zmiany kolorów materiał obejmuje również znacznie szersze spektrum kolorów.

Opalux , start-up z Toronto, komercjalizujący tę technologię, już wykorzystuje nowy materiał do produkcji wyświetlaczy o zmieniających się kolorach. Wyświetlacz jest obecnie wykonany na szkle, ale można go łatwo wykonać na elastycznych podłożach, mówi Andre Arsenault, współautor artykułu i współzałożyciel Opalux.

Kryształ fotoniczny to dowolna nanostruktura o regularnym wzorze, która wpływa na ruch fotonów. Zmieniając nieznacznie strukturę, możesz zmienić kolor światła, które odbija kryształ. Wcześniej kanadyjscy naukowcy tworzyli kryształy fotoniczne przy użyciu stosów setek nanosfer krzemionkowych osadzonych w polimerze. Umieścili te stosy razem z elektrolitem – materiałem przewodzącym jony – między dwiema przezroczystymi elektrodami pokrytymi szkłem. Po przyłożeniu różnych napięć elektrolit wchodzi i wychodzi z polimeru, który pęcznieje i kurczy się, zmieniając odległość między nanosferami. Zmienia to długość fali odbitego światła.

Kluczową zmianą w nowym materiale jest to, że nie zawiera on krzemionki. Naukowcy rozpuszczają nanosfery krzemionki za pomocą roztworu kwasu. Pozostawia to porowatą, przypominającą pajęczynę strukturę polimerową, która teraz działa jak kryształ fotoniczny. Naukowcy wypełniają pory elektrolitem i umieszczają materiał między elektrodami.

Elektrolit jest teraz w bezpośrednim kontakcie ze znacznie większą częścią powierzchni polimeru, dzięki czemu wchodzi i wychodzi z polimeru szybciej i bardziej równomiernie, przyspieszając zmianę koloru i zwiększając możliwy zakres kolorów. Arsenault mówi, że gdy aktywny polimer jest wypełniony kulkami krzemionki, nie ma wolnej przestrzeni, w której [elektrolit] mógłby wejść i wyjść. Tak więc, aby dostać się do dołu struktury, musi ona rozproszyć się od góry do samego dołu, co może być długą drogą do przebycia.

Nowy materiał dogonił szybkość wyświetlacza E Ink. Według Arsenault piksele kryształu fotonicznego mogą zmieniać kolor w około jednej dziesiątej sekundy. Natomiast, mówi Angele, piksele E Ink zajmują około jednej piątej sekundy. (Ale Angele dodaje, że wyświetlacze Nemoptic – które wykorzystują materiał zwany nematycznymi ciekłymi kryształami – zmieniają kolor w setnych części sekundy.)

Angele mówi, że jedną z wad podejścia opartego na kryształach fotonicznych może być to, że zależy ono od przepływu elektrolitu w odpowiedzi na elektryczność. Ten cykl elektrochemiczny jest podobny do tego stosowanego w akumulatorach. Może więc napotkać te same problemy, co akumulatory, w których wydajność spada po wystarczającej liczbie cykli, mówi Angele. Aby stworzyć praktyczny wyświetlacz, naukowcy z Toronto będą musieli upewnić się, że urządzenie wytrzyma tysiące cykli. Wyzwaniem może być również precyzyjne kontrolowanie ilości elektrolitu, który nasyca polimer w celu uzyskania określonego koloru, dodaje Angele.

Są inne przeszkody do pokonania. Piksele łatwo zmieniają się z kolorów o krótszej długości fali na dłuższe – z niebieskiego na zielony na czerwony – ale zmiana koloru w odwrotnym kierunku jest wolniejsza. Piksele muszą również mieć większy kontrast kolorów. Naukowcy mają nadzieję ulepszyć materiał poprzez dodanie nanocząsteczek do polimeru.

ukryć