p Os princípios esquemáticos de design e fabricação do dispositivo:O dispositivo microfluídico proposto feito de polímero polidimetilsiloxano (PDMS), usando técnicas de fabricação de fotolitografia padrão para formar microcanais com padrão de pixel. A pressão dentro do dispositivo microfluídico foi regulada com um sistema de válvula controlado por computador composto de uma válvula solenóide, bomba de vácuo e regulador de ar. O controle da chave foi programado pelo MATLAB e a pressão manométrica controlada pelo regulador embutido. Crédito: Microsistemas e Nanoengenharia , doi:10.1038 / s41378-018-0018-1
p Um novo estudo publicado em
Microsistemas e Nanoengenharia por Kazuhiro Kobayashi e Hiroaki Onoe detalha o desenvolvimento de um sistema de tela multicolorido flexível e reflexivo que não requer fornecimento contínuo de energia para retenção de cor. A ideia visa encontrar aplicações futurísticas com monitores coloridos sustentáveis e substituir os painéis eletrônicos existentes atualmente usados para mensagens e imagens multicoloridas. Embora o conceito se origine do papel eletrônico ou da eletrônica flexível que se parece com a impressão no papel (desenvolvido para uso inteligente), o método proposto simplesmente depende de gotículas de água coloridas introduzidas sequencialmente e bolsas de ar em um dispositivo microfluídico fabricado com precisão em um polímero flexível para manter imagens de bitmap estáveis sem consumo de energia. p O método também se desvia das técnicas existentes de cristais líquidos ou diodos emissores de luz orgânicos (OLEDs), que consomem energia no nível do pixel emissor de luz. A técnica abriga um trem de gotículas de água microfluídica como um flexível, tela reflexiva. O princípio de funcionamento do sistema é baseado em um seletor de líquido rotativo com pressão negativa baseada na sucção para conduzir as gotas na direção pretendida e formar um sinal predeterminado.
p Os microcanais do dispositivo proposto foram fabricados com o polímero flexível, polidimetilsiloxano (PDMS), um material com propriedades que incluem transparência sob a luz visível e permeabilidade ao ar. Os autores usaram litografia suave e técnicas de colagem para criar microcanais PDMS-PDMS com padrões de pixel variando de 400-800 μm de diâmetro e 50-200 μm de altura. Na arquitetura do dispositivo, os padrões foram conectados por meio de canais lineares de 100-200 μm de largura. Uma vez que o material é permeável ao ar e solúvel em gás, uma fina camada de parileno (500 nm de espessura) foi depositada dentro dos microcanais para evitar o vazamento e evaporação de ar e água.
p O dispositivo fabricado para exibição em cores a) Microcanais sinuosos com uma exibição de 7x13 pixels (25 dpi). As portas de entrada e saída foram conectadas ao seletor de líquido e sistema de sucção, b) imagens microscópicas dos pixels em forma de lágrima que constituem os microcanais, os pontos brancos em cada pixel foram causados pela luz visível iluminada na superfície do dispositivo, c) vista em corte transversal do microcanal, um filme fino de parileno foi depositado dentro do microcanal para evitar o vazamento de ar. Crédito: Microsistemas e Nanoengenharia , doi:10.1038 / s41378-018-0018-1
p Para fabricar um tamanho de pixel otimizado, os autores conceberam uma relação entre a geometria do microcanal e a perda de água a fim de manter um volume específico de água tingida à medida que as gotas avançavam no dispositivo. O projeto e a otimização do dispositivo incluíram medições da pressão diferencial mínima necessária para conduzir as gotículas de água tingida através dos microcanais. A pressão dentro do sistema de sucção do dispositivo microfluídico foi controlada com um sistema de válvula auxiliado por computador, e o controle do interruptor foi programado usando MATLAB. Além disso, a capacidade de comutação de cores e controle de gotículas foi avaliada no nível de um único pixel para exibição de imagem otimizada. A relação entre a posição da gota e o tempo de pressão negativa aplicada foi otimizada para indicar que o dispositivo poderia ser controlado no nível de um único pixel.
p Observando a relação entre a posição da gota e o tempo de pressão negativa aplicada para controlar a posição das gotas no nível do pixel único. Crédito:Microsystems and Nanoengineering, doi:10.1038 / s41378-018-0018-1
p No estudo, uma série de imagens foram criadas dessa forma em microcanais em zigue-zague como prova de princípio para testar o conceito proposto de telas reflexivas multicoloridas flexíveis. A retenção de cor foi ativada parando o sistema de sucção, durante o qual a orientação da tela permaneceu intacta sem fornecimento de energia.
p A prova de princípio de uma matriz de pontos de três cores a) padrões de listras multicoloridas (alinhados verticalmente e horizontalmente) exibidos em microcanais, b-c) os caracteres de bitmap ‘A’ e ‘T’ visualizados na tela reflexiva microfluídica, d-g) testar a flexibilidade da tela para indicar a manutenção da estrutura original para retenção de tela multicolorida. Crédito: Microsistemas e Nanoengenharia , doi:10.1038 / s41378-018-0018-1
p Resultados experimentais validaram que o sistema poderia exibir imagens reflexivas multicoloridas e retê-las sem consumo de energia conforme teorizado. As imagens eram duráveis, mantendo sua posição após torção flexível, para indicar flexibilidade e recuperação da estrutura multicolorida original. Os cientistas prevêem que tais sistemas de exibição flexíveis e sem energia podem encontrar aplicações inovadoras em peles de robôs, roupas e acessórios na vida diária no futuro.
p Observando a flexibilidade, recuperação e retenção do display multicolorido dentro de suas dimensões originais em microcanais de PDMS flexível. Crédito: Microsistemas e Nanoengenharia , doi:10.1038 / s41378-018-0018-1
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