In den vergangenen Jahrzehnten wurde den EPD aufgrund ihrer geringen Kosten, ihres geringen Gewichts und ihrer hohen Qualität gegenüber gewöhnlichem Papier viel Aufmerksamkeit geschenkt.geringer StromverbrauchEPDs sind reflektierende Anzeigen, die auf der Migration von geladenen Suspensionspartikeln in dieDielektrische Flüssigkeitin Richtung der entgegengesetzten geladenen Elektrode und dies ist bekannt alsElektrophorese[20,25,26] (Bild 4). In jüngster Zeit sind viele Displays über Unternehmen wie Amazon Kindle, Hanvon und OED Technologies auf den Markt gekommen.Zwei große Unternehmen in diesem Bereich sind SiPix und E-Ink, die bereits zusammengeführt wurden.Die SiPix-Technologie besteht aus Mikrokappen aus Kunststoff.Elektrophoretische AnzeigeDie Eigenschaften des elektroforetischen Displays und der elektronischen Tinte werden im Folgenden ausführlich erläutert.
Das sogenannte Elektrophoreseprinzip bezieht sich auf die Bewegung von suspendierten geladenen Partikeln in einemSuspensionsflüssigkeitWenn das elektrische Feld zwischen den Elektroden in einer Zelle verwendet wird,die Partikel wandern im Verhältnis zur elektrischen Ladung und die Suspensionsflüssigkeit bleibt stabil [20,28,29). Daher sind elektroforetische Partikel eine der Hauptbestandteile von EPDs. Im Allgemeinen ist es ein kugelförmiges Teilchen mit einer Ladung 'q', das eine elektrische Ladung aufweist.unter einem elektrischen Feld "E ′ und in einer elektroforetischen Flüssigkeit suspendiert, ist unter dem Einfluß von vier Kräften: der elektrischen, der Schwimmkraft, der Schwerkraft und der VerzögerungViskose KräfteDie Helmholtz-Smoluchowski-Gleichung [3] (Eq.(1)) wird verwendet, um die elektroforetische Geschwindigkeit (U) eines geladenen Teilchens zu beschreibenIn dieser Gleichung werden die Begriffe ε, ξEuropäische Union, Exund μ sind diedielektrischder Flüssigkeit, derZeta-Potenzialder Partikel, dieangewandtes elektrisches FeldDas elektrophoretische Zetapotential (ξEuropäische UnionDie elektrophorese führt zur Bewegung von geladenen Teilchen durch eine stationäre Lösung.Viskositätdes Transportmediums und seines dielektrischen Verhaltens, der Größe und Ladedichte der schwarz-weißen Partikel,Die Mikrokapseldeckung und der dielektrische Wert der Mikrokapsel können die Funktion und Leistung der EPD beeinträchtigen.Eine Möglichkeit, die Partikel im flüssigen Medium instabil zu machen, besteht darin, die Schwerkraft zwischen dem Dispersionslösungsmittel und den Partikeln auszugleichen und somit die Sedimentation zu reduzieren [31].
Im Allgemeinen enthalten EPDs farbige Suspensionen oder dispergierte geladene Partikel in einemdielektrisches MediumIn einer Zelle mit zwei leitfähigen, transparenten und parallelen Elektroden, die in einem bestimmten Abstand von etwa einem Mikron platziert sind, kontrastierende Farben erzeugen.
Seit 1960 wurden die EPDs (EPDs) als eine Art reflektierendes Display entwickelt, dessen Bilder wiederholt elektrisch geschrieben oder gelöscht werden können.Diese Technologie bietet zahlreiche Vorteile wie einen weiten Blickwinkel und ein hohes Kontrastverhältnis, das den gedruckten Papieren ähneltDie EPD ist die erste und grundlegende Wahl, um elektronische Papiere herzustellen.Die Anwendungsmöglichkeiten in der Industrie werden durch die.
Die Eigenschaften von elektroforetischen Partikeln sind für die Bestimmung der Bildqualität von entscheidender Bedeutung.große Oberflächenladung, um die Bilder genau zu erstellen und zu steuern, hoher Kontrastverhältnis, schnelle Reaktion auf dieangewandte Spannung, die Transparenz in der Hülle, die Lichtstabilität und die stabile Dispersion der Tinte und andere Parameter.Oberflächenmorphologie, Oberflächenladungen und spezielle Stabilität [32·34].Optische Bildmikroskopie,Fourier-transformierte Infrarotspektroskopie(FTIR), Scanning Electron Microscope (SEM), Zeta Potential, Dynamic Light Scattering (DLS) und elektrophoretische Zelle wurden verwendet [34·41].
Wie bereits erwähnt, ist die räumliche Stabilität elektroforetischer Partikel ein Schlüsselfaktor bei der Bestimmung der Bildqualität, die durch die Messung des Zetapotentials ermittelt wird.Zeta-Potenzial ist ein Faktor für die potenzielle Stabilität kolloidaler SystemeWenn alle Suspensionspartikel eine positive oder negative Ladung haben, neigen die Partikel dazu, sich gegenseitig abzuwehren und zeigen keine Integrationsneigung.Die Tendenz von Teilchen mit ähnlicher Ladung, sich gegenseitig abzuwehren, hängt direkt mit dem Zetapotential zusammen.Im Allgemeinen kann die stabile und instabile Grenze der Suspension durch das Zetapotential bestimmt werden.Suspensionen, die Partikel mit einem Zetapotential von mehr als 30 mV oder weniger als −30 mV enthalten, gelten als stabil [42].
Außerdem können farbige Anzeigen mit farbigen Farbstoffen oderorganische Pigmenteals farbiges ElektrophoretikumNanopartikel- Farbstoff oder Pigment in elektronischer Tinte sollte eine gute Brillanz, FarbeStärkeund hervorragende Leistung bei Licht, Wärme undLösungsmittelwiderstanddie ein großes Potenzial bieten können, um für ein breiteres Anwendungsspektrum vorgeschlagen zu werden [43·45].Eine gute elektronische Tinte in EPDs kann eine langfristige Suspensionsstabilität und eine höhere Oberflächenladung in elektroforetischer Suspension erreichen [37].,46Einige der Nanopartikel wurden sogar durch einige Modifikatoren wiePolyethylen[34,46,48,49] und Oktadecylamin [32,50,51] bei der Anwendung von EPDs.angewandtes elektrisches Feld, die Partikel sollten eine hohe Oberflächenladung haben, so dass die Mobilität im Bereich von 10- 5¥10-6cm2/Vs, der Dichtungsunterschied mit dem Lösungsmittel ist kleiner als 0,5 g/cm3und der entsprechende Durchmesser beträgt etwa 190 ‰ 500 nm [30,52].
E Ink ist das direkte Ergebnis der Integration von Chemie, Physik und Elektronik.Die Zusammensetzung von E-Tinte für EPD enthält Elektrophoresepartikel wie geladenes farbiges Material oder Mikrokapseln, die in einer dielektrischen Umgebung dispergiert sind, und Ladungsregler [22?? 24].Auf der Grundlage des Geräts und des vorgenannten Arbeitsprinzips sind die wichtigsten Materialien dieser Technologie die farbigen Partikel (Farbstoffe/Pigmente), die Mikrokapselhülle,mit einem Gehalt an Kohlenwasserstoffen von mehr als 10 GHTDie folgenden Abschnitte erläutern jede dieser Komponenten.
Wie bereits erwähnt, sind die farbigen Partikel der Größe von Nano bis Mikrometer die wichtigsten Materialien, um die Funktionen von Elektrophoretik zu bewerten.;die Sedimentationsmenge zu verringern, die Dichte muss spezifisch mit dem Lösungsmittel in der Suspension kompatibel sein, die Löslichkeit im Lösungsmittel muss gering genug sein,die Helligkeit muss so hoch sein, dass die effektive optische Leistung gewährleistet ist,, muss die Oberfläche leicht geladen werden können, so dass die Massenproduktion erfordert, dass die Pigmente richtig stabil und auch leicht zu reinigen sind.Die Absorption von Partikeln auf der Kapseloberfläche oder im Pixel muss vermieden werden, wenn sie in Mikrokapseln oder Pixeln eingekapselt werden.. Für die Anwendung von EPDs wurden verschiedene Materialien untersucht [9,53·61].2[38,62], Kohlenstoffschwarz [41], SiO2[63], Al2O3[58], gelbes Pigment [34,64], rotes Pigment [32,65], ironisches Rot und Magnesiumviolett sind die anorganischen Materialien, die in der Forschung viel Aufmerksamkeit erregt haben.Phthalocyaninblau [66 ¢ 69] und Phthalocyaningrün [51,70] auch als organische Partikel untersucht wurden.mit einer Breite vondie Größe in einer Lösung im ursprünglichen Zustand dispergiert werden, gefolgt von einer Beschichtung mit polymeren Materialien, um eine Kern-Schale-Struktur zu bilden.Acetylgruppe oder Halogene sind typische langkettige organische Stoffe, die aufgrund ihrerWasserstoffbindungenDie Verfügbarkeit in der Natur sowie die hohe Helligkeit sind die Gründe, warum EPD-Geräte seit langem aus schwarzen und weißen Partikeln aus schwarzem Kohlenstoff bzw. Titandioxid hergestellt werden.Da beide Materialien leitfähig sind, werden die gewünschten Anforderungen durchPolymere zur Beschichtungauf sie [71].
Bei der Bildqualität aufgrund des Kontrastes sind die Eigenschaften des weißen Pigments sehr wichtig.2als häufiges weißes Pigment wegen seiner Weißheit und seiner hervorragenden optischen und reflektierenden Eigenschaften.Das wichtigste Problem dieses Pigments ist seine Instabilität in der Suspension aufgrund seiner hohen Dichte.In den letzten zehn Jahren haben Forscher intensiv versucht, dieses Problem zu lösen, indem sie Lösungen wie hohle Nanopartikel TiO vorgeschlagen haben.2[72], TiO2mit einem Modifikator [62,73] und TiO modifiziert2mit einer Breite von mehr als 20 mm,43Erstmals berichten Comiskey et al. über die E Ink Mikrokapseln mit weißen Partikeln, die in einer blauen Flüssigkeit dispergiert sind, die mit derPolymerisation in situTitandioxid mit einerEigengewichtBei der Reflexion und hoher Farbreinheit wurde als weißes Teilchen von 4,2 verwendet [75].Das Polyethylen wurde als Beschichtung auf Titandioxid verwendet, um die spezifische Schwerkraft zu reduzieren, und als Oberflächenmodifikation von Partikeln, um auf das aufgetragene elektrische Feld zu reagierenIn dieser Studie wurden dieReaktionszeitwurde als 0,1 s gemeldet. Wie in Abbildung 6a gezeigt, wird ein mikroenkapseltes elektroforetisches Teilchen zwischen zwei Elektroden mit entgegengesetzter Ladung platziert,die geladenen Partikel werden durch die Anwendung eines Stroms ausgerichtet, der ansonsten auf eine Elektrode mit entgegengesetzter Ladung ausgerichtet istIn diesem Fall sieht ein Betrachter, wenn er das Teilchen von oben betrachtet, einen weißen Hintergrund mit negativer Ladung in der Nähe vonPositive ElektrodeAußerdem zeigt Teil b die Fotomikrographie der Originalbeispiele der elektrophoretischen Mikrokapseln, die in das elektrische Feld eingebaut sind [75].
Yang et al. modifizierten die Titandioxidpartikel mit Vinyl Triethoxysilan (VTES) nach der Sol-Gel-Methode durch Flussgruppen-Graft auf das TiO.2Partikeloberfläche.2Diese Partikel weisen in dunkler Umgebung hervorragende Kontrast-Eigenschaften auf und werden bei der Herstellung von E-Tinte weitgehend als weiße elektroforetische Partikel verwendet.Da dieses Teilchen eine hohe Dichte hat, ist die Van der Waals-Anziehung nicht ausreichend und führt zu Aggregation, schneller Sedimentation und zeigt eine langsame Reaktion auf das elektrische Feld.Es wurden umfangreiche Untersuchungen zur Oberflächenveränderung durchgeführt.In dieser Studie haben die Ergebnisse des gesamten FTIR neue Höhen in 560 und 670 cm bestätigt.- Nein.Wellenlängen aufgrund der Dehnungsschwingungen und zwei Gipfel mit 12,020 und 1120 cm- 1So wurde gezeigt, dass VTES auch auf das TiO eingepfropft wurde.2Die Veränderung der Partikelgröße liegt im Bereich von 100~200 nm mit einer sehr engen Verteilung [37].Silikon-Nanopartikelwurde mit einer Reaktionszeit von 180191 ms im Prototyp vonElektrophoretische Anzeige[30] Derzeit können die EPDs-Produkte 16 Gy-Weiß-Schwarz-Farbwerte mit einer Reaktionszeit von 260 ∼ 300 ms bzw. einer Erneuerungszeit von 1000 ms zeigen [5].Trotz der Tatsache, dass weiße Pigmente vermarktet werden, ist es noch notwendig, ihre Eigenschaften räumlich schnelle Reaktion auf elektrische Feld zu verbessern.
Eine vollfarbige Anzeige kann entwickelt werden, indem jedes der Bildelemente in schwarz-weiße EPDs aufgeteilt und horizontale Farbfilter wie RGB (rot, grün, blau) und CMY (blau, rot,gelb) Arrays [76]Der farbige Filter nimmt jedoch große Mengen reflektiertes Licht auf, was zu geringem Kontrast und geringer Helligkeit führt.Studien konzentrierten sich auf die Herstellung der dreifarbigen elektroforetischen Partikel für Farbbildschirme (CEPD)Der eingekapselte Farbstoff und das modifizierte Pigment werden zur Synthese von elektroforetischen Partikeln verwendet.Die Vorbereitung der farbigen Tinte erfolgte durch Aufbringen eines farbigen Materials in die Polymere wiePolystyren, Poly (N-Vinylpyrrolidon), Poly (Methylmethacrylat) und einige anderemit einer Breite von nicht mehr als 20 mm[23,24]. Einige Nachteile wie schlechte Sichtbarkeit und schlechte Lichtstabilität begrenzen jedoch die Verwendung von Farbstoffen in der CEPD.Eine bessere Stabilität und eine höhere Farbfestigkeit zeigen eine bessere Eignung für CEPD [77]Für die Zubereitung der in der CEPD verwendeten Farbstoffe wurden zahlreiche Verfahren angewendet, die in den folgenden Abschnitten aufgeführt sind.
Bei dieser Technologie bestehen Mikrokapseln oder Mikropiksele ausElektrophoretische AnzeigeDie Schlüsselrolle der Hülle in der elektroforetischen Anzeige besteht darin, die farbigen Partikel sowie das Medium einzufangen.Es muss nicht nur eine gute Transparenz und eine geringe Leitfähigkeit aufweisen, sondern auch mit den darin enthaltenen Materialien kompatibel sein.Eine weitere Spezifikation ist die Art und Weise dermechanische StabilitätSie ist in der Lage, die Flexibilität zu erhalten.organische Polymerewie Polyamin,Polyurethan,Polysulfone, Polyethylensäure, Zellulose, Gelatine, Arabisches Kaugummi usw. gelten als die geeignetsten Optionen [32,55Nach den gewählten MaterialienBei der Herstellung von Mikrokapseln wurden verschiedene Verfahren angewandt, darunter die In-situ-Polymerisation von Formaldehyd und Harnstoff zur Bildung von Harnstoff-Formaldehydharz [3].,28,82,88] und zusammengesetzte Gerinnung von Gelatine und Arabischem Kaugummi zu bildenZusammengesetzter Film[79,89,90].
In den Mikrokapseln vonElektrophoretische AnzeigeDas Medium sollte aufgrund der wesentlichen Anforderungen an diese Geräte mehrere spezielle Spezifikationen erfüllen, einschließlich thermischer und chemischer Stabilität, geeigneterIsolierungsmerkmale(dielektrische Konstante größer als 2), fast identischReflexionsfähigkeitDie Anwendungsweise verschiedener Einzelpartikel ist in den meisten Fällen sehr unterschiedlich, da sie in der Regel nur mit einer geringen Dichte an Partikeln und einer geringen Widerstandsfähigkeit gegen deren Transport und schließlich mit einer umweltfreundlichen Natur versehen sind.organische Lösungsmitteloder Formulierungen von Lösungsmitteln wie Alkylen, aromatische/aliphatische Kohlenwasserstoffe, Oxosilan usw. können die oben genannten Anforderungen erfüllen [57,71,79,91Eine der am weitesten verbreiteten Methoden ist die Herstellung von 2-Phenylbutan-Tetrachlorethylen, Isopar L-Tetrachlorethylen und n-Hasan-Tetrachlorethylen.Das Mischen von fluoriertem Lösungsmittel mit hoher und niedriger Dichte und Kohlenwasserstoffen ist eine übliche Methode zur richtigen Anpassung der Dichte.Tabelle 1 zeigt einige Lösungsmittel, die bei der Anwendung von EPD verwendet werden.
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