3 نمایش الکتروفرتیک (EPD)
در چند دهه گذشته، توجه زیادی به EPD نسبت به کاغذ معمولی به دلیل هزینه کم، وزن کم،مصرف برق کمEPD ها نمایشگرهای بازتاب دهنده ای هستند که بر اساس مهاجرت ذرات شارژ شده معلق در دستگاه عمل می کنند.مایع دی الکتریکبه سمت الکترود متضاد شارژ شده و این به عنوان شناخته شده استالکتروفورز [20،25،26](شکل 4) اخیرا، بسیاری از صفحه نمایش ها از طریق شرکت هایی مانند آمازون کیندل، هانون و OED Technologies وارد بازار شده اند.دو شرکت بزرگ در این زمینه SiPix و E-Ink هستند که قبلاً ادغام شده انداما این دو تکنولوژی متفاوت هستند. تکنولوژی SiPix شامل میکروکاپ های پلاستیکی است.نمایش الکتروفراتیک، که بسیار نازک و سبک وزن است و با فرآیند رول به رول تولید می شود (شکل 5)[27]خواص صفحه نمایش الکتروفورتیک و جوهر الکترونیکی در زیر به طور دقیق توضیح داده شده است.
3.1 عملکرد نمایش الکتروفرتیک (EPD)
به اصطلاح اصل الکتروفورز به حرکت ذرات باردار معلق در یکمایع تعلیقدر هر زمان که میدان الکتریکی بین الکترود ها در یک سلول استفاده می شود،ذرات در رابطه با بار الکتریکی مهاجرت می کنند و مایع تعلیق ثابت باقی می ماند.[20،28،29]بنابراین، ذرات الکتروفراتیک یکی از اجزای اصلی EPD ها هستند. به طور کلی، یک ذره کروی، با بارگذاریتحت یک میدان الکتریکی (E) و در یک مایع الکتروفرتیک معلق، تحت تاثیر چهار نیروی است: الکتریکی، شناور، گرانشی و عقب نشینینیروهای چسبنده، به عنوان آن را بین الکترود دو ارزش و قطب مخالف حرکت می کند[30]معادله هلمولتز-سمولوچوسکی[3](معادل.(1)) برای توصیف سرعت الکتروفورتیک (U) یک ذره شارژ شده استفاده می شود. در این معادله، اصطلاحات ε، ξEP، ایxو μ مقداردی الکتریکثابت مایع،پتانسیل زتااز ذرات،میدان الکتریکی اعمال شدهو تحرک ذرات، به ترتیب. پتانسیل zeta الکتروفرتیک (ξEP) یک ویژگی ذرات شارژ شده است. الکتروفورز منجر به حرکت ذرات شارژ شده از طریق یک محلول ثابت می شود. پارامترهای مختلف از جملهچسبندگیاز محیط حمل و رفتارهای دی الکتریک آن، اندازه و تراکم شارژ ذرات سیاه و سفید،ضخامت پوسته میکروکپسول و سطح دی الکتریک آن می تواند بر عملکرد و عملکرد EPD تأثیر بگذاردیکی از راه های ایجاد عدم ثبات ذرات در محیط مایع، جبران گرانش بین حلال پراکندگی و ذرات و در نتیجه کاهش رسوب است.[۳۱].
به طور کلی، EPDهای حاوی معلق رنگ یا ذرات باردار پراکنده در یکمحیط دی الکتریکایجاد رنگ های متضاد در یک سلول با دو الکترود رسانا، شفاف و موازی که در فاصله مشخصی حدود یک میکرو قرار گرفته اند.
از سال 1960، EPD ها (EPD ها) به عنوان یک نوع صفحه نمایش بازتاب دهنده توسعه یافته اند. تصاویر آنها می توانند بارها و بارها به صورت الکتریکی نوشته یا پاک شوند.این تکنولوژی دارای مزایای متعددی مانند زاویه دید گسترده و نسبت کنتراست بالا است که شبیه به کاغذ های چاپ شده استEPD اولین و اصلی ترین انتخاب برای ساخت کاغذ های الکترونیکی است. با این حال، توانایی اطمینان از کیفیت تصویر و طول عمر خوشه بندی ذرات،تجمع و تجمع برخی از مشکلات جدی است که کاربردهای آن را در صنعت محدود می کند..
3.2 پارامترهای موثر در کیفیت تصویر صفحه نمایش EPD با جوهر E
خواص ذرات الکتروفورتیک برای تعیین کیفیت تصویر کلیدی هستند. کیفیت تصویر بهبود یافته نیاز به اندازه ذرات بسیار کوچک با توزیع اندازه باریک دارد.شارژ سطح بزرگ برای ایجاد و کنترل دقیق تصاویر، نسبت کنتراست بالا، پاسخ سریع بهولتاژ اعمال شده، شفافیت استفاده شده در پوسته، ثبات نور و پراکندگی پایدار جوهر و سایر پارامترها.مورفولوژی سطح، بار سطح و ثبات ویژه[32 34]بنابراین برای مشخصه سازی میکروکپسول های جوهر E، تکنیک های مختلف ابزار از جمله اسپکتروسکوپی ماوراء بنفش (UVVIS) ، میکروسکوپی تصویر نوری،اسپکتروسکوپی مادون قرمز متحول فوریه(FTIR) ، میکروسکوپ الکترونی اسکن (SEM) ، پتانسیل Zeta، پراکندگی نور پویا (DLS) و سلول الکتروفرتیک استفاده شد[34 41].
همانطور که قبلاً ذکر شد، ثبات فضایی ذرات الکتروفورتیک یک عامل کلیدی در تعیین کیفیت تصویر است که از اندازه گیری پتانسیل زتا مشخص می شود.پتانسیل زتا یک عامل برای ثبات پتانسیل سیستم های کلائیدی استاگر تمام ذرات در تعلیق بار مثبت یا منفی داشته باشند، ذرات تمایل به دفع یکدیگر دارند و هیچ تمایل به ادغام ندارند.تمایل ذرات با بار مشابه به دفع یکدیگر به طور مستقیم با پتانسیل زتا مرتبط استبه طور کلی، مرز پایدار و ناپایدار تعلیق را می توان با پتانسیل زتا تعیین کرد.مواد معلق حاوی ذرات با پتانسیل زتا بیشتر از 30 mV یا کمتر از -30 mV پایدار در نظر گرفته می شوند.[42].
همچنین نمایشگرهای رنگی می توانند با استفاده از رنگ های رنگی یارنگدانهای ارگانیکبه عنوان الکتروفورتیک رنگینانوذراترنگ یا رنگدانه ای که در جوهر الکترونیک قرار دارد باید درخشش خوبی داشته باشد.قدرتو عملکرد عالی با نور، گرما ومقاومت در برابر حلالکه می تواند پتانسیل زیادی را برای طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی ارائه دهد.[۴۳ ٫۴۵]. جوهر الکترونیکی خوب در EPD می تواند ثبات تعلیق طولانی مدت و بار سطحی بالاتر را در تعلیق الکتروفورتیک به دست آورد[37,46،47]برخی از نانوذرات حتی توسط برخی از اصلاح کننده ها مانندپلی اتیلن [34,46,48،49]و اکتادسیلامین[32,50،51]برای کنترل دقیق تصویر و پاسخ سریع بهمیدان الکتریکی اعمال، ذرات باید بار سطح بالایی داشته باشند که تحرک در محدوده 10 باشد.-5¥10-6سانتی متر2/Vs، تفاوت تراکم با حلال کمتر از 0.5 g/cm است3و قطر مناسب آن حدود 190×500 nm است[30,52].
3.3 جوهر الکترونیک (E Ink) یا جوهر الکتروفورتیک
E Ink نتیجه مستقیم ادغام شیمی، فیزیک و الکترونیک است.ترکیب جوهر E برای EPD حاوی ذرات الکتروفورز مانند مواد رنگی بارگذاری شده یا میکروکپسول هایی است که در یک محیط دی الکتریک و عامل کنترل بار پراکنده شده اند.[22 24]بر اساس دستگاه و اصل کار ذکر شده، مواد مهم این فناوری شامل ذرات رنگی (رنگ دهنده ها/ رنگدانه ها) ، پوسته میکروکپسول،روغن عایق و عوامل کنترل بار و ثبات کننده هابخش های بعدی هر یک از این اجزای را توضیح می دهد.
3.3.1 رنگدانه ها/ رنگدانه ها به عنوان ذرات رنگی برای هسته
همانطور که قبلاً ذکر شد، ذرات رنگی از اندازه نانومتر تا میکرومتر مواد کلیدی برای ارزیابی عملکرد الکتروفورتیک هستند.;مقدار رسوب را کاهش دهید، تراکم باید به طور خاص با محلول تعلیق سازگار باشد، محلول بودن در محلول باید به اندازه کافی پایین باشد،روشنایی باید بالا باشد تا عملکرد نوری موثر را تضمین کند.، سطح باید بتواند به راحتی شارژ شود، اطمینان از تولید انبوه مستلزم است که رنگدانه ها به درستی پایدار باشند و همچنین بتوانند به راحتی تصفیه شوند.از جذب ذرات روی سطح کپسول یا در پیکسل در صورت بسته شدن آنها به میکروکپسول یا پیکسل باید اجتناب شود.مواد انواع مختلفی برای کاربردهای EPD مورد بررسی قرار گرفته اند.[9,53 ¢61].2 [38,62]، سياه کربن۴۱، SiO2 [۶۳]ال2اوه3 [۵۸]رنگدانه ی زرد[34,64]رنگدانه قرمز[32,65]، قرمز خارق العاده و بنفش منیزیم مواد غیر ارگانیک هستند که در تحقیقات توجه زیادی را به خود جلب کرده اند.[۶۶۶۶۹]و فتالوسیانین سبز[51,70]همچنین به عنوان ذرات آلی مورد بررسی قرار گرفته است.نانومتراندازه در محلول در حالت اصلی پراکنده می شوند و پس از آن با مواد پلیمری پوشش داده می شوند تا یک ساختار هسته ای تشکیل شوند. مواد دارای گروه آلکسی،گروه استیل یا هالوجن ها مواد ارگانیک زنجیره ای طولانی هستند که به دلیل مواد پوسته ای مناسب هستند.پیوندهای هیدروژندر دسترس بودن در طبیعت و همچنین روشنایی بالا دلایل این است که دستگاه های EPD مدت ها است که با ذرات سیاه و سفید ساخته شده از کربن سیاه و دی اکسید تیتانیوم تولید می شوند.از آنجایی که هر دو این مواد رسانا هستند، الزامات مورد نظر از طریقپلیمرهای پوشش دهندهروي اونا[۷۱].
در کیفیت تصویر به دلیل کنتراست، خواص رنگدانه سفید بسیار مهم است.2به دلیل سفیدی و خواص نوری و بازتاب عالی آن به عنوان یک رنگدانه سفید رایج است.مهم ترین مشکل این رنگدانه عدم ثبات آن در معلق به دلیل تراکم بالا آن استدر دهه گذشته، محققان به شدت تلاش کرده اند تا این مشکل را حل کنند و راه حل هایی مانند نانوذرات حفره ای TiO را پیشنهاد می کنند.2 [۷۲]، تو2اصلاح شده با اصلاح کننده[۶۲،۷۳]و TiO2پوشش شده با پلیمر[22]43،74]برای اولین بار، Comiskey et al. گزارش میکروکپسول های E Ink با ذرات سفید در مایع آبی که باپلیمریزاسیون در محلدی اکسید تیتانیوم باوزن خاصاز 4.2 برای بازتاب و پاکیزه رنگ بالا به عنوان یک ذره سفید استفاده شد[۷۵]از پلی اتیلن به عنوان یک پوشش روی دی اکسید تیتانیوم برای کاهش گرانش خاص و به عنوان یک تغییر سطح ذرات برای پاسخ به میدان الکتریکی اعمال شده استفاده شد.,درزمان پاسخ0.1 ثانیه گزارش شده است.شکل 6(الف) هنگامی که یک ذره الکتروفرتیک میکروکپسول شده بین دو الکترود با شارژ مخالف قرار می گیرد،ذرات شارژ شده با استفاده از یک جریان که در غیر این صورت به سمت الکترود با شارژ مخالف است، جهت گیری می شوند.در این مورد، زمانی که یک ناظر به ذره از بالا نگاه می کند، پس زمینه ای سفید با بار منفی در نزدیکیالکترود مثبتعلاوه بر این، بخش (ب) نشان می دهد photomicrograph از نمونه های اصلی از میکروکپسول های الکتروفرتیک ساخته شده در میدان الکتریکی[۷۵].
یانگ و همکارانش ذرات دی اکسید تیتانیوم را با وینیل تریتوکسی سیلان (VTES) با روش سول ژل از طریق پیوند گروه های جریان بر روی TiO اصلاح کردند.2سطح ذرات2ذرات دارای خواص بسیار خوبی در محیط تاریک برای کنتراست هستند و به طور گسترده ای به عنوان ذرات الکتروفورتیک سفید در تولید جوهر E استفاده می شوند.از آنجایی که این ذرات دارای تراکم بالایی هستند، جاذبه ون در والس کافی نیست و منجر به جمع آوری، رسوب سریع و نشان می دهد پاسخ آهسته به میدان الکتریکی است. بنابراین،تحقیقات گسترده ای در مورد تغییر سطح انجام شده استدر این مطالعه نتایج کل FTIR قله های جدید را در 560 و 670 سانتی متر تایید کرده است.-1طول موج ناشی از لرزش کششی و دو قله با 12,020 و 1120 سانتی متر-1طول موج که نشان دهنده لرزش کششی پیوندهای Si-O در VTES است. بنابراین نشان داده شد که VTES نیز بر روی TiO پیوند خورده است.2اندازه ذرات اصلاح شده در محدوده 100~200 نانومتر با توزیع بسیار باریک گزارش شده است[37]اخیرا، استفاده ازنانوذرات سیلیسبا زمان پاسخ 180 ≈ 191 ms در نمونه اولیهنمایش الکتروفراتیک [30]در حال حاضر محصولات EPDs می توانند سطح 16 Gy از رنگ های سفید به سیاه را با زمان پاسخ و زمان به روز رسانی به ترتیب 260 ≈ 300 ms و 1000 ms نشان دهند.[5]با وجود این واقعیت که رنگدانه های سفید تجاری می شوند، هنوز نیاز به بهبود خواص خود را از نظر فضایی پاسخ سریع به میدان الکتریکی وجود دارد.
نمایش کامل رنگی را می توان با تقسیم هر یک از عناصر تصویر در EPD های سیاه و سفید و قرار دادن فیلترهای رنگی افقی به عنوان RGB (قرمز، سبز، آبی) و CMY (آبی، قرمز،رنگ زرد)[۷۶]با این حال، فیلتر رنگی مقدار زیادی نور منعکس شده را جذب می کند، که منجر به کنتراست و روشنایی پایین می شود.مطالعات بر آماده سازی ذرات الکتروفورتیک سه رنگی برای نمایش رنگ (CEPD) متمرکز شده استرنگ پوشانده شده و رنگدانه اصلاح شده برای سنتز ذرات الکتروفورتیک استفاده می شود.آماده سازی جوهر رنگی با قرار دادن مواد رنگی در پلیمرها مانندپلی استیرین، پلی (N وینیل پیرولیدون) ، پلی (میتایل متاکریلات) و برخی دیگرکاپولیمرها [۲۳، ۲۴]با این حال، برخی از معایب مانند ضعف دید و ثبات ضعیف نور، استفاده از رنگ ها را در CEPD محدود می کند. در مقایسه، رنگدانه های ارگانیک با مقاومت فوق نور،ثبات بهتر و قدرت رنگ بالاتر نشان می دهد که برای CEPD مناسب تر است.[۷۷]روش های متعددی برای تهیه رنگ های اعمال شده در CEPD استفاده شده است که در بخش های زیر ذکر شده است.
3.3.2 مواد پوسته برای مواد رنگ دار اطراف
در این تکنولوژی، میکروکپسول ها یا میکرو پیکسل ها شاملنمایش الکتروفراتیکدستگاهی که در آن دیواره پوسته به یک ماده کلیدی تبدیل می شود. نقش اصلی پوسته در نمایش الکتروفورتیک این است که ذرات رنگی و همچنین محیط را گنجانده باشد. برای این منظور،نه تنها نیاز به شفافیت خوب و سطح پایین هدایت دارد بلکه باید با مواد درون آن سازگار باشدمشخصات دیگر روشثبات مکانیکیدر حالی که انعطاف پذیری را در همان زمان حفظ می کند.پلیمرهای آلیمثل پلی آمینپلی اورتان,پلی سولفون ها، اسید پلی اتیلن، سلولز، ژلاتین، آدامس عربی و غیره به عنوان مناسب ترین گزینه ها در نظر گرفته می شود.[32,55،78-87]با توجه به مواد انتخاب شده، روش های مختلفی برای ساخت میکروکپسول ها استفاده شده است که شامل پلیمریزاسیون فورمالدهید و اوره در محل برای تشکیل رزین فورمالدهید اوره است.[۳]28,82،88]و انعقادی ترکیبی از ژلاتین و آدامس عربی برای تشکیلفیلم کامپوزیت [79,89،90].
3.3.3 محیط مایع دی الکتریک
یک تعلیق ذرات رنگی در یک محیط مایع در داخل میکروکپسول هاینمایش الکتروفراتیکبر اساس الزامات اصلی این دستگاه ها، محیط باید چندین مشخصات خاص از جمله پایداری حرارتی و شیمیایی، مناسب برای استفاده،خواص عایق بندی(ثابت دی الکتریک بزرگتر از 2) ، تقریبا یکسانبازتابو همچنین مقاومت پایین در برابر حمل و نقل آنها، و در نهایت، طبیعت سازگار با محیط زیست.محلول های آلییا محلول های فرمولی مانند آلکلین، هیدروکربن های خوشمزه/آلیفاتیک، اکسوسیلان و غیره می توانند الزامات ذکر شده در بالا را برآورده کنند.[57،71,79,91،92]یکی از رایج ترین روش ها تشکیل 2-فنیلبوتان-تترکلوروئتیلن، ایزوپار L-تترکلوروئتیلن و n-هکسان-تترکلوروئتیلن است.مخلوط کردن محلول فلورائیده با چگالی بالا و پایین و هیدروکربن یک روش رایج برای تنظیم مناسب چگالی است.جدول 1نشان می دهد برخی از حلال های مورد استفاده در EPDs استفاده می شود.
نمایشگر الکتروفورتیک
نمایشگرهای الکتروفورتیک (EPDs) یک نوع فناوری نمایش بازتابی هستند که از حرکت ذرات شارژ شده معلق در یک محیط دی الکتریک تحت یک میدان الکتریکی برای ایجاد تصاویر استفاده می کنند.آنها با توانایی خود در شکل دادن رنگ های متضاد و اجازه می دهد تا تصاویر را به صورت الکتریکی نوشته یا پاک شود، که آنها را برای برنامه های کاغذی الکترونیکی مناسب می کند.
فصل ها و مقالات
ممکن است این فصل ها و مقالات مربوط به این موضوع باشند.
3 نمایش الکتروفرتیک (EPD)
در چند دهه گذشته، توجه زیادی به EPD نسبت به کاغذ معمولی به دلیل هزینه کم، وزن کم،مصرف برق کمEPD ها نمایشگرهای بازتاب دهنده ای هستند که بر اساس مهاجرت ذرات شارژ شده معلق در دستگاه عمل می کنند.مایع دی الکتریکبه سمت الکترود متضاد شارژ شده و این به عنوان شناخته شده استالکتروفورز [20،25،26](شکل 4) اخیرا، بسیاری از صفحه نمایش ها از طریق شرکت هایی مانند آمازون کیندل، هانون و OED Technologies وارد بازار شده اند.دو شرکت بزرگ در این زمینه SiPix و E-Ink هستند که قبلاً ادغام شده انداما این دو تکنولوژی متفاوت هستند. تکنولوژی SiPix شامل میکروکاپ های پلاستیکی است.نمایش الکتروفراتیک، که بسیار نازک و سبک وزن است و با فرآیند رول به رول تولید می شود (شکل 5)[27]خواص صفحه نمایش الکتروفورتیک و جوهر الکترونیکی در زیر به طور دقیق توضیح داده شده است.
3.1 عملکرد نمایش الکتروفرتیک (EPD)
به اصطلاح اصل الکتروفورز به حرکت ذرات باردار معلق در یکمایع تعلیقدر هر زمان که میدان الکتریکی بین الکترود ها در یک سلول استفاده می شود،ذرات در رابطه با بار الکتریکی مهاجرت می کنند و مایع تعلیق ثابت باقی می ماند.[20،28،29]بنابراین، ذرات الکتروفراتیک یکی از اجزای اصلی EPD ها هستند. به طور کلی، یک ذره کروی، با بارگذاریتحت یک میدان الکتریکی (E) و در یک مایع الکتروفرتیک معلق، تحت تاثیر چهار نیروی است: الکتریکی، شناور، گرانشی و عقب نشینینیروهای چسبنده، به عنوان آن را بین الکترود دو ارزش و قطب مخالف حرکت می کند[30]معادله هلمولتز-سمولوچوسکی[3](معادل.(1)) برای توصیف سرعت الکتروفورتیک (U) یک ذره شارژ شده استفاده می شود. در این معادله، اصطلاحات ε، ξEP، ایxو μ مقداردی الکتریکثابت مایع،پتانسیل زتااز ذرات،میدان الکتریکی اعمال شدهو تحرک ذرات، به ترتیب. پتانسیل zeta الکتروفرتیک (ξEP) یک ویژگی ذرات شارژ شده است. الکتروفورز منجر به حرکت ذرات شارژ شده از طریق یک محلول ثابت می شود. پارامترهای مختلف از جملهچسبندگیاز محیط حمل و رفتارهای دی الکتریک آن، اندازه و تراکم شارژ ذرات سیاه و سفید،ضخامت پوسته میکروکپسول و سطح دی الکتریک آن می تواند بر عملکرد و عملکرد EPD تأثیر بگذاردیکی از راه های ایجاد عدم ثبات ذرات در محیط مایع، جبران گرانش بین حلال پراکندگی و ذرات و در نتیجه کاهش رسوب است.[۳۱].
به طور کلی، EPDهای حاوی معلق رنگ یا ذرات باردار پراکنده در یکمحیط دی الکتریکایجاد رنگ های متضاد در یک سلول با دو الکترود رسانا، شفاف و موازی که در فاصله مشخصی حدود یک میکرو قرار گرفته اند.
از سال 1960، EPD ها (EPD ها) به عنوان یک نوع صفحه نمایش بازتاب دهنده توسعه یافته اند. تصاویر آنها می توانند بارها و بارها به صورت الکتریکی نوشته یا پاک شوند.این تکنولوژی دارای مزایای متعددی مانند زاویه دید گسترده و نسبت کنتراست بالا است که شبیه به کاغذ های چاپ شده استEPD اولین و اصلی ترین انتخاب برای ساخت کاغذ های الکترونیکی است. با این حال، توانایی اطمینان از کیفیت تصویر و طول عمر خوشه بندی ذرات،تجمع و تجمع برخی از مشکلات جدی است که کاربردهای آن را در صنعت محدود می کند..
3.2 پارامترهای موثر در کیفیت تصویر صفحه نمایش EPD با جوهر E
خواص ذرات الکتروفورتیک برای تعیین کیفیت تصویر کلیدی هستند. کیفیت تصویر بهبود یافته نیاز به اندازه ذرات بسیار کوچک با توزیع اندازه باریک دارد.شارژ سطح بزرگ برای ایجاد و کنترل دقیق تصاویر، نسبت کنتراست بالا، پاسخ سریع بهولتاژ اعمال شده، شفافیت استفاده شده در پوسته، ثبات نور و پراکندگی پایدار جوهر و سایر پارامترها.مورفولوژی سطح، بار سطح و ثبات ویژه[32 34]بنابراین برای مشخصه سازی میکروکپسول های جوهر E، تکنیک های مختلف ابزار از جمله اسپکتروسکوپی ماوراء بنفش (UVVIS) ، میکروسکوپی تصویر نوری،اسپکتروسکوپی مادون قرمز متحول فوریه(FTIR) ، میکروسکوپ الکترونی اسکن (SEM) ، پتانسیل Zeta، پراکندگی نور پویا (DLS) و سلول الکتروفرتیک استفاده شد[34 41].
همانطور که قبلاً ذکر شد، ثبات فضایی ذرات الکتروفورتیک یک عامل کلیدی در تعیین کیفیت تصویر است که از اندازه گیری پتانسیل زتا مشخص می شود.پتانسیل زتا یک عامل برای ثبات پتانسیل سیستم های کلائیدی استاگر تمام ذرات در تعلیق بار مثبت یا منفی داشته باشند، ذرات تمایل به دفع یکدیگر دارند و هیچ تمایل به ادغام ندارند.تمایل ذرات با بار مشابه به دفع یکدیگر به طور مستقیم با پتانسیل زتا مرتبط استبه طور کلی، مرز پایدار و ناپایدار تعلیق را می توان با پتانسیل زتا تعیین کرد.مواد معلق حاوی ذرات با پتانسیل زتا بیشتر از 30 mV یا کمتر از -30 mV پایدار در نظر گرفته می شوند.[42].
همچنین نمایشگرهای رنگی می توانند با استفاده از رنگ های رنگی یارنگدانهای ارگانیکبه عنوان الکتروفورتیک رنگینانوذراترنگ یا رنگدانه ای که در جوهر الکترونیک قرار دارد باید درخشش خوبی داشته باشد.قدرتو عملکرد عالی با نور، گرما ومقاومت در برابر حلالکه می تواند پتانسیل زیادی را برای طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی ارائه دهد.[۴۳ ٫۴۵]. جوهر الکترونیکی خوب در EPD می تواند ثبات تعلیق طولانی مدت و بار سطحی بالاتر را در تعلیق الکتروفورتیک به دست آورد[37,46،47]برخی از نانوذرات حتی توسط برخی از اصلاح کننده ها مانندپلی اتیلن [34,46,48،49]و اکتادسیلامین[32,50،51]برای کنترل دقیق تصویر و پاسخ سریع بهمیدان الکتریکی اعمال، ذرات باید بار سطح بالایی داشته باشند که تحرک در محدوده 10 باشد.-5¥10-6سانتی متر2/Vs، تفاوت تراکم با حلال کمتر از 0.5 g/cm است3و قطر مناسب آن حدود 190×500 nm است[30,52].
3.3 جوهر الکترونیک (E Ink) یا جوهر الکتروفورتیک
E Ink نتیجه مستقیم ادغام شیمی، فیزیک و الکترونیک است.ترکیب جوهر E برای EPD حاوی ذرات الکتروفورز مانند مواد رنگی بارگذاری شده یا میکروکپسول هایی است که در یک محیط دی الکتریک و عامل کنترل بار پراکنده شده اند.[22 24]بر اساس دستگاه و اصل کار ذکر شده، مواد مهم این فناوری شامل ذرات رنگی (رنگ دهنده ها/ رنگدانه ها) ، پوسته میکروکپسول،روغن عایق و عوامل کنترل بار و ثبات کننده هابخش های بعدی هر یک از این اجزای را توضیح می دهد.
3.3.1 رنگدانه ها/ رنگدانه ها به عنوان ذرات رنگی برای هسته
همانطور که قبلاً ذکر شد، ذرات رنگی از اندازه نانومتر تا میکرومتر مواد کلیدی برای ارزیابی عملکرد الکتروفورتیک هستند.;مقدار رسوب را کاهش دهید، تراکم باید به طور خاص با محلول تعلیق سازگار باشد، محلول بودن در محلول باید به اندازه کافی پایین باشد،روشنایی باید بالا باشد تا عملکرد نوری موثر را تضمین کند.، سطح باید بتواند به راحتی شارژ شود، اطمینان از تولید انبوه مستلزم است که رنگدانه ها به درستی پایدار باشند و همچنین بتوانند به راحتی تصفیه شوند.از جذب ذرات روی سطح کپسول یا در پیکسل در صورت بسته شدن آنها به میکروکپسول یا پیکسل باید اجتناب شود.مواد انواع مختلفی برای کاربردهای EPD مورد بررسی قرار گرفته اند.[9,53 ¢61].2 [38,62]، سياه کربن۴۱، SiO2 [۶۳]ال2اوه3 [۵۸]رنگدانه ی زرد[34,64]رنگدانه قرمز[32,65]، قرمز خارق العاده و بنفش منیزیم مواد غیر ارگانیک هستند که در تحقیقات توجه زیادی را به خود جلب کرده اند.[۶۶۶۶۹]و فتالوسیانین سبز[51,70]همچنین به عنوان ذرات آلی مورد بررسی قرار گرفته است.نانومتراندازه در محلول در حالت اصلی پراکنده می شوند و پس از آن با مواد پلیمری پوشش داده می شوند تا یک ساختار هسته ای تشکیل شوند. مواد دارای گروه آلکسی،گروه استیل یا هالوجن ها مواد ارگانیک زنجیره ای طولانی هستند که به دلیل مواد پوسته ای مناسب هستند.پیوندهای هیدروژندر دسترس بودن در طبیعت و همچنین روشنایی بالا دلایل این است که دستگاه های EPD مدت ها است که با ذرات سیاه و سفید ساخته شده از کربن سیاه و دی اکسید تیتانیوم تولید می شوند.از آنجایی که هر دو این مواد رسانا هستند، الزامات مورد نظر از طریقپلیمرهای پوشش دهندهروي اونا[۷۱].
در کیفیت تصویر به دلیل کنتراست، خواص رنگدانه سفید بسیار مهم است.2به دلیل سفیدی و خواص نوری و بازتاب عالی آن به عنوان یک رنگدانه سفید رایج است.مهم ترین مشکل این رنگدانه عدم ثبات آن در معلق به دلیل تراکم بالا آن استدر دهه گذشته، محققان به شدت تلاش کرده اند تا این مشکل را حل کنند و راه حل هایی مانند نانوذرات حفره ای TiO را پیشنهاد می کنند.2 [۷۲]، تو2اصلاح شده با اصلاح کننده[۶۲،۷۳]و TiO2پوشش شده با پلیمر[22]43،74]برای اولین بار، Comiskey et al. گزارش میکروکپسول های E Ink با ذرات سفید در مایع آبی که باپلیمریزاسیون در محلدی اکسید تیتانیوم باوزن خاصاز 4.2 برای بازتاب و پاکیزه رنگ بالا به عنوان یک ذره سفید استفاده شد[۷۵]از پلی اتیلن به عنوان یک پوشش روی دی اکسید تیتانیوم برای کاهش گرانش خاص و به عنوان یک تغییر سطح ذرات برای پاسخ به میدان الکتریکی اعمال شده استفاده شد.,درزمان پاسخ0.1 ثانیه گزارش شده است.شکل 6(الف) هنگامی که یک ذره الکتروفرتیک میکروکپسول شده بین دو الکترود با شارژ مخالف قرار می گیرد،ذرات شارژ شده با استفاده از یک جریان که در غیر این صورت به سمت الکترود با شارژ مخالف است، جهت گیری می شوند.در این مورد، زمانی که یک ناظر به ذره از بالا نگاه می کند، پس زمینه ای سفید با بار منفی در نزدیکیالکترود مثبتعلاوه بر این، بخش (ب) نشان می دهد photomicrograph از نمونه های اصلی از میکروکپسول های الکتروفرتیک ساخته شده در میدان الکتریکی[۷۵].
یانگ و همکارانش ذرات دی اکسید تیتانیوم را با وینیل تریتوکسی سیلان (VTES) با روش سول ژل از طریق پیوند گروه های جریان بر روی TiO اصلاح کردند.2سطح ذرات2ذرات دارای خواص بسیار خوبی در محیط تاریک برای کنتراست هستند و به طور گسترده ای به عنوان ذرات الکتروفورتیک سفید در تولید جوهر E استفاده می شوند.از آنجایی که این ذرات دارای تراکم بالایی هستند، جاذبه ون در والس کافی نیست و منجر به جمع آوری، رسوب سریع و نشان می دهد پاسخ آهسته به میدان الکتریکی است. بنابراین،تحقیقات گسترده ای در مورد تغییر سطح انجام شده استدر این مطالعه نتایج کل FTIR قله های جدید را در 560 و 670 سانتی متر تایید کرده است.-1طول موج ناشی از لرزش کششی و دو قله با 12,020 و 1120 سانتی متر-1طول موج که نشان دهنده لرزش کششی پیوندهای Si-O در VTES است. بنابراین نشان داده شد که VTES نیز بر روی TiO پیوند خورده است.2اندازه ذرات اصلاح شده در محدوده 100~200 نانومتر با توزیع بسیار باریک گزارش شده است[37]اخیرا، استفاده ازنانوذرات سیلیسبا زمان پاسخ 180 ≈ 191 ms در نمونه اولیهنمایش الکتروفراتیک [30]در حال حاضر محصولات EPDs می توانند سطح 16 Gy از رنگ های سفید به سیاه را با زمان پاسخ و زمان به روز رسانی به ترتیب 260 ≈ 300 ms و 1000 ms نشان دهند.[5]با وجود این واقعیت که رنگدانه های سفید تجاری می شوند، هنوز نیاز به بهبود خواص خود را از نظر فضایی پاسخ سریع به میدان الکتریکی وجود دارد.
نمایش کامل رنگی را می توان با تقسیم هر یک از عناصر تصویر در EPD های سیاه و سفید و قرار دادن فیلترهای رنگی افقی به عنوان RGB (قرمز، سبز، آبی) و CMY (آبی، قرمز،رنگ زرد)[۷۶]با این حال، فیلتر رنگی مقدار زیادی نور منعکس شده را جذب می کند، که منجر به کنتراست و روشنایی پایین می شود.مطالعات بر آماده سازی ذرات الکتروفورتیک سه رنگی برای نمایش رنگ (CEPD) متمرکز شده استرنگ پوشانده شده و رنگدانه اصلاح شده برای سنتز ذرات الکتروفورتیک استفاده می شود.آماده سازی جوهر رنگی با قرار دادن مواد رنگی در پلیمرها مانندپلی استیرین، پلی (N وینیل پیرولیدون) ، پلی (میتایل متاکریلات) و برخی دیگرکاپولیمرها [۲۳، ۲۴]با این حال، برخی از معایب مانند ضعف دید و ثبات ضعیف نور، استفاده از رنگ ها را در CEPD محدود می کند. در مقایسه، رنگدانه های ارگانیک با مقاومت فوق نور،ثبات بهتر و قدرت رنگ بالاتر نشان می دهد که برای CEPD مناسب تر است.[۷۷]روش های متعددی برای تهیه رنگ های اعمال شده در CEPD استفاده شده است که در بخش های زیر ذکر شده است.
3.3.2 مواد پوسته برای مواد رنگ دار اطراف
در این تکنولوژی، میکروکپسول ها یا میکرو پیکسل ها شاملنمایش الکتروفراتیکدستگاهی که در آن دیواره پوسته به یک ماده کلیدی تبدیل می شود. نقش اصلی پوسته در نمایش الکتروفورتیک این است که ذرات رنگی و همچنین محیط را گنجانده باشد. برای این منظور،نه تنها نیاز به شفافیت خوب و سطح پایین هدایت دارد بلکه باید با مواد درون آن سازگار باشدمشخصات دیگر روشثبات مکانیکیدر حالی که انعطاف پذیری را در همان زمان حفظ می کند.پلیمرهای آلیمثل پلی آمینپلی اورتان,پلی سولفون ها، اسید پلی اتیلن، سلولز، ژلاتین، آدامس عربی و غیره به عنوان مناسب ترین گزینه ها در نظر گرفته می شود.[32,55،78-87]با توجه به مواد انتخاب شده، روش های مختلفی برای ساخت میکروکپسول ها استفاده شده است که شامل پلیمریزاسیون فورمالدهید و اوره در محل برای تشکیل رزین فورمالدهید اوره است.[۳]28,82،88]و انعقادی ترکیبی از ژلاتین و آدامس عربی برای تشکیلفیلم کامپوزیت [79,89،90].
3.3.3 محیط مایع دی الکتریک
یک تعلیق ذرات رنگی در یک محیط مایع در داخل میکروکپسول هاینمایش الکتروفراتیکبر اساس الزامات اصلی این دستگاه ها، محیط باید چندین مشخصات خاص از جمله پایداری حرارتی و شیمیایی، مناسب برای استفاده،خواص عایق بندی(ثابت دی الکتریک بزرگتر از 2) ، تقریبا یکسانبازتابو همچنین مقاومت پایین در برابر حمل و نقل آنها، و در نهایت، طبیعت سازگار با محیط زیست.محلول های آلییا محلول های فرمولی مانند آلکلین، هیدروکربن های خوشمزه/آلیفاتیک، اکسوسیلان و غیره می توانند الزامات ذکر شده در بالا را برآورده کنند.[57،71,79,91،92]یکی از رایج ترین روش ها تشکیل 2-فنیلبوتان-تترکلوروئتیلن، ایزوپار L-تترکلوروئتیلن و n-هکسان-تترکلوروئتیلن است.مخلوط کردن محلول فلورائیده با چگالی بالا و پایین و هیدروکربن یک روش رایج برای تنظیم مناسب چگالی است.جدول 1نشان می دهد برخی از حلال های مورد استفاده در EPDs استفاده می شود.
آدرس
آدرس: بلوک 205، منطقه غربی فنگ هوانگ، شهر فویونگ، شهرشنشن، چین
تلفن
86--13590447319
ایمیل
pippo@ridafone.com