3 Displays eletroforéticos (EPD)
Nas últimas décadas, tem-se prestado muita atenção aos DPE em relação ao papel comum devido ao seu baixo custo, baixo peso,baixo consumo de energiaOs EPD são ecrãs refletores que agem com base na migração de partículas de suspensão carregadas noFluido dielétricoem direção ao elétrodo carregado oposto e isso é conhecido comoeletroforese [20,25,26](Fig. 4Recentemente, muitos monitores entraram no mercado através de empresas como a Amazon Kindle, Hanvon e OED Technologies.Duas empresas importantes neste domínio são a SiPix e a E-Ink, que já foram fundidasA tecnologia SiPix consiste em microcaps de plásticoDisplay eletroforético, que é muito fino, leve e produzido pelo processo roll-to-roll (Fig. 5)[17]As propriedades do ecrã eletroforético e da tinta electrónica são explicadas em pormenor a seguir.
3.1 Função de exibição eletroforética (EPD)
O chamado princípio da eletroforese refere-se ao movimento de partículas carregadas em suspensão numlíquido de suspensãoSempre que o campo elétrico entre os elétrodos é utilizado numa célula,As partículas migram em relação à carga elétrica e o fluido de suspensão permanece estável.[20,28,29]Por conseguinte, as partículas eletroforéticas são um dos principais componentes dos EPD.sob um campo eléctrico E e suspensa num líquido eletroforético, está sob a influência de quatro forças: a eléctrica, flutuabilidade, gravidade e retardoForças viscosas, enquanto se move entre o elétrodo bivalente e o polo oposto[30]A equação de Helmholtz-Smoluchowski[3](Eq.(a)) é empregada para descrever a velocidade eletroforética (U) de uma partícula carregada.PE, Exe μ são osdieléctricoconstante do líquido, oPotencial zetada partícula, ocampo elétrico aplicadoO potencial zeta eletroforético (ξPEA eletroforese conduz ao movimento de partículas carregadas através de uma solução estacionária.viscosidadedo meio de transporte e do seu comportamento dielétrico, a dimensão e a densidade de carga das partículas pretas e brancas,a espessura da casca da microcápsula e o seu nível dielétrico podem afectar a função e os desempenhos do EPDUma forma de tornar as partículas instáveis no meio líquido é compensar a gravidade entre o solvente de dispersão e as partículas e, como resultado, reduzir a sedimentação.Alimentação animal.
Em geral, os DPE que contenham suspensões coloridas ou partículas carregadas dispersas nummeio dielétricoCriar cores contrastantes numa célula com dois elétrodos condutores, transparentes e paralelos que foram colocados a uma distância especificada de cerca de um mícron.
Desde 1960, os EPDs (EPDs) foram desenvolvidos como um tipo de display refletor.Esta tecnologia tem inúmeras vantagens, tais como grande ângulo de visão e altas taxas de contraste que são semelhantes aos papéis impressosO EPD é a primeira e básica escolha para fazer papel eletrónico.A aglomeração e a agregação são alguns dos graves problemas que limitam as suas aplicações na indústria..
3.2 Parâmetros eficazes na qualidade da imagem do ecrã EPD com tinta E
As propriedades das partículas eletroforéticas são fundamentais para a determinação da qualidade da imagem.grande carga de superfície para criar e controlar com precisão as imagens, alta relação de contraste, resposta rápida aotensão aplicada, a transparência utilizada na casca, a estabilidade luminosa e a dispersão estável da tinta e outros parâmetros.morfologia da superfície, cargas superficiais e estabilidade especial[32?? 34]Assim, para a caracterização das microcápsulas de tinta E, várias técnicas instrumentais, incluindo a espectroscopia ultravioleta visível (UVVis), a microscopia de imagem óptica, a microscopia de imagem e a microscopia de imagem, são utilizadas.Espectroscopia infravermelha transformada de Fourier(FTIR), microscópio eletrônico de varredura (SEM), potencial Zeta, difusão dinâmica da luz (DLS) e célula eletroforética foram utilizados[34?? 41].
Como mencionado anteriormente, a estabilidade espacial das partículas eletroforéticas é um fator chave na determinação da qualidade da imagem, que é especificada a partir da medição do potencial zeta.O potencial zeta é um fator de estabilidade potencial dos sistemas coloidaisSe todas as partículas em suspensão têm uma carga positiva ou negativa, as partículas tendem a repelir-se e não mostram tendência para integrar.A tendência de partículas com carga semelhante a repelirem-se é diretamente relacionada com o potencial zetaEm geral, a fronteira estável e instável da suspensão pode ser determinada pelo potencial zeta.As suspensões que contenham partículas com potencial zeta superior a 30 mV ou inferior a −30 mV são consideradas estáveis.[Página 4].
Também podem ser preparadas telas coloridas com pigmentos coloridos oupigmentos orgânicoscomo eletroforético coloridoNanopartículasO corante ou pigmento na tinta electrónica deve ter um bom brilho, corForçae excelente desempenho com luz, calor eResistência aos solventesque podem oferecer um grande potencial para serem propostos para uma gama mais ampla de aplicações[43?? 45]Uma boa tinta eletrônica em EPDs pode alcançar estabilidade de suspensão a longo prazo e maior carga superficial em suspensão eletroforética[37,46,47]Algumas das nanopartículas foram até modificadas por alguns modificadores comopolietileno [34,46,48,49]e octadecilamina[32,50,51]Para um controlo preciso da imagem e uma resposta rápida aocampo elétrico aplicado, as partículas devem ter uma carga superficial elevada, de tal forma que a mobilidade esteja na faixa de 10- 5¥10-6cm2/Vs, a diferença de densidade com o solvente é inferior a 0,5 g/cm3e o diâmetro apropriado é de cerca de 190 ‰ 500 nmOutros acessórios.
3.3 Tinta electrónica (tinta E) ou tinta eletroforética
E Ink é o resultado direto da integração de química, física e eletrónica.A composição da tinta E para EPD contém partículas de eletroforese, tais como material colorido carregado ou microcápsulas que se dispersam num ambiente dielétrico e agente de controlo de carga[22?? 24]Com base no dispositivo e no princípio de funcionamento acima mencionado, os materiais importantes desta tecnologia incluem as partículas coloridas (corantes/pigmentos), a casca da microcápsula,óleo isolante e agentes e estabilizadores de regulação de cargaAs secções seguintes explicam cada um destes componentes.
3.3.1 Corantes/pigmentos em forma de partículas coloridas para núcleo
Como mencionado anteriormente, as partículas coloridas do tamanho nanométrico a micrométrico são os materiais chave para avaliar as funções de eletroforética.;diminuir a quantidade de sedimentação, a densidade deve ser especificamente compatível com o solvente em suspensão, a solubilidade no solvente deve ser suficientemente baixa,o brilho deve ser elevado de modo a garantir o desempenho óptico eficaz, a superfície deve ser capaz de ser facilmente carregada, garantindo a produção em massa exige que os pigmentos sejam devidamente estáveis e também capazes de ser facilmente purificados.Deve evitar-se a absorção de partículas na superfície da cápsula ou no pixel em caso de encapsulamento em microcápsulas ou pixels.Foram investigados materiais de vários tipos para aplicações de EPD.[9,53?? 61]- O quê?2 [38-62], preto de carbonoAlimentação e alimentação, SiO2 [60]Al.2O3 [Página 58], pigmento amareloAtivos financeiros, pigmento vermelho[Divisão de produção]O vermelho irónico e o roxo magnésio são os materiais inorgânicos que têm atraído muita atenção na investigação.[66?? 69]e ftalocyanina verde[Página 6]Em geral, os corantes/pigmentos deNanômetroOs materiais com grupo alkoxídeo, que contêm uma solução de ácido acético, são dispersados em uma solução no estado original, seguido de revestimento com materiais poliméricos para formar uma estrutura de casca do núcleo.O grupo acetil ou os halogênios são materiais orgânicos típicos de cadeia longa adequados como materiais de concha devido à sualigações de hidrogénioA disponibilidade na natureza, bem como o alto brilho, são as razões pelas quais os dispositivos EPD têm sido fabricados há muito tempo por partículas pretas e brancas feitas de dióxido de carbono e titânio preto, respectivamente.Como ambos os materiais são condutores, os requisitos desejados são alcançados através dePolímeros de revestimentoem cima deles[70].
Na qualidade da imagem devido ao contraste, as propriedades do pigmento branco são muito importantes.2É um pigmento branco comum devido à sua brancura e às suas excelentes propriedades ópticas e de reflexão.O problema mais importante com este pigmento é a sua instabilidade na suspensão devido à sua alta densidadeNo decurso da última década, os investigadores tentaram intensamente resolver este problema sugerindo soluções como nanopartículas ocas de TiO.2 [70], TiO2modificado com modificadorO número de empresase TiO2revestido com polímero[22,43,74]Pela primeira vez, Comiskey et al. relatam as microcápsulas de tinta E com partículas brancas dispersas num fluido azul que foi preparado com opolimerização in situDióxido de titânio com um teor deGravidade específicade 4,2 foi utilizado para a reflexão e alta pureza de cor como partícula branca[70]O polietileno foi utilizado como revestimento sobre o dióxido de titânio, a fim de reduzir a gravidade específica e como uma modificação da superfície das partículas para responder ao campo elétrico aplicado.,OTempo de respostafoi relatada como 0,1 s.Fig. 6a) Quando uma partícula electroforética microencapsulada é colocada entre dois elétrodos com cargas opostas,As partículas carregadas são orientadas através da aplicação de uma corrente que, caso contrário, são orientadas para o elétrodo com carga opostaNeste caso, quando um observador olha para a partícula de cima, ele vê um fundo branco com carga negativa nas proximidades deelétrodo positivoAlém disso, a parte b) mostra a fotomicrografia dos exemplos originais das microcápsulas electroforéticas incorporadas no campo elétrico.[70].
Yang et al. modificaram as partículas de dióxido de titânio com Vinil Trietoxicilano (VTES) pelo método Sol-Gel através de enxertos de grupos de fluxo no TiO2Particulas na superfície.2As partículas têm excelentes propriedades de contraste no ambiente escuro e são amplamente utilizadas como partículas eletroforéticas brancas na produção de tinta E.uma vez que esta partícula tem uma alta densidade, a atração de Van der Waals não é suficiente e leva à agregação, sedimentação rápida e mostra resposta lenta ao campo elétrico.Foram realizadas extensas pesquisas sobre a modificação da superfícieNeste estudo, os resultados de todo o FTIR confirmaram novos picos em 560 e 670 cm.- Um.comprimentos de onda devido às vibrações de alongamento e dois picos com 12,020 e 1120 cm- 1Assim, foi demonstrado que o VTES também foi enxertado no TiO.2A dimensão das partículas modificadas foi relatada na faixa de 100~200 nm, com distribuição muito estreita.[30]Recentemente, o uso deNanopartículas de sílicafoi relatada com tempo de resposta de 180 ‰ 191 ms no protótipo deDisplay eletroforético [30]Atualmente, os produtos EPDs podem mostrar níveis de 16 Gy de cores brancas a pretas com 260-300 ms e 1000 ms como tempo de resposta e tempo de atualização, respectivamente.Alimentação:Apesar do facto de os pigmentos brancos serem comercializados, ainda há necessidade de melhorar as suas propriedades de resposta espacial rápida ao campo elétrico.
O ecrã a cores pode ser desenvolvido dividindo cada um dos elementos de imagem nos EPDs em preto e branco e colocando filtros horizontais de cores como RGB (vermelho, verde, azul) e CMY (azul, vermelho, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul, azul.amarelo) matrizes[70]No entanto, o filtro colorido absorve grandes quantidades de luz refletida, o que leva a um baixo contraste e brilho.Os estudos centraram-se na preparação de partículas eletroforéticas tricolores para exibição a cores (CEPD)O corante encapsulado e o pigmento modificado são utilizados para a síntese de partículas eletroforéticas.A preparação de tinta colorida foi obtida através da colocação de material colorido nos polímeros, tais comopoliestireno, poli (N-vinilpirrolidona), poli (metacrilato de metilo) e alguns outrosCopolímeros [23-24]No entanto, algumas desvantagens, como a baixa visibilidade e a baixa estabilidade luminosa, limitam a utilização de corantes no CEPD.Melhor estabilidade e maior intensidade de cor mostram maior adequação para o CEPD[70]Numerosos métodos foram empregados para a preparação de corantes aplicados na CEPD que são enumerados nas secções seguintes.
3.3.2 Os materiais da casca para o material colorido circundante
Nesta tecnologia, as microcápsulas ou micropíxeis compreendem oDisplay eletroforéticoA função fundamental da casca no visor eletroforético é encapsular as partículas coloridas, bem como o meio.Não só é necessário que tenha uma boa transparência e um baixo nível de condutividade, mas também deve ser compatível com os materiais dentro dele.Outra especificação é a forma deEstabilidade mecânicaMas, ao mesmo tempo, mantendo a flexibilidade.Polímeros orgânicoscomo a poliamina,Poliuretano,Polissulfonas, ácido polietilénico, celulose, gelatina, goma arábica, etc. são consideradas as escolhas mais adequadas.[32,55, 78-87]De acordo com os materiais escolhidos, foram utilizados vários métodos para a fabricação de microcápsulas, incluindo a polimerização in situ de formaldeído e ureia para formar resina de ureia-formaldeído.[3,28,82,88]e coagulação composta de gelatina e goma arábica para formarfilme composto [79,89,90].
3.3.3 Meio líquido dielétrico
Há uma suspensão de partículas coloridas num meio líquido no interior das microcápsulas deDisplay eletroforéticoCom base nos principais requisitos destes dispositivos, o meio deve apresentar várias especificações especiais, incluindo estabilidade térmica e química,Propriedades de isolamento(constante dielétrica superior a 2), quase idênticaRefletividadeA sua densidade e densidade de partículas, bem como a sua baixa resistência ao seu transporte, e, finalmente, a sua natureza respeitosa do ambiente.Solventes orgânicosou solventes formulados, tais como alquileno, hidrocarbonetos aromáticos/alifáticos, oxosilano, etc., podem satisfazer os requisitos acima referidos[57,71,79,91,92]Um dos métodos mais utilizados é a formulação de 2-fenilbutano-tetraclouroetileno, isopar L-tetraclouroetileno e n-haxano-tetraclouroetileno.A mistura de solventes fluorados de alta e baixa densidade e hidrocarbonetos é uma forma comum de ajustar adequadamente a densidade.Tabela 1mostra alguns solventes utilizados na aplicação de EPDs.
| Solvente | Estrutura molecular |
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