Un nuevo estudio publicado en Microsistemas y nanoingeniería de Kazuhiro Kobayashi y Hiroaki Onoe detalla el desarrollo de un sistema de pantalla multicolor flexible y reflectante que no requiere un suministro continuo de energía para la retención del color. La idea tiene como objetivo encontrar aplicaciones futuristas con pantallas de color sostenibles y reemplazar los letreros de pantalla electrónicos existentes que se utilizan actualmente para mensajes e imágenes multicolores. Si bien el concepto se origina en papel electrónico o electrónica flexible que parece impresa en papel (desarrollado para uso inteligente), el método propuesto simplemente se basa en gotas de agua coloreadas introducidas secuencialmente y bolsas de aire en un dispositivo microfluídico fabricado con precisión en un polímero flexible para mantener imágenes de mapa de bits estables sin consumo de energía.

El método también se desvía de las técnicas existentes de cristales líquidos o diodos emisores de luz orgánicos (OLED), que consumen energía al nivel del píxel emisor de luz. La técnica alberga un tren de gotas de agua de microfluidos como un pantalla reflectante. El principio de funcionamiento del sistema se basa en un selector de líquido giratorio con presión negativa basada en succión para impulsar las gotas en la dirección deseada y formar un signo predeterminado.

Los microcanales del dispositivo propuesto se fabricaron con el polímero flexible, polidimetilsiloxano (PDMS), un material con propiedades que incluyen transparencia bajo luz visible y permeabilidad al aire. Los autores utilizaron litografía suave y técnicas de unión para crear microcanales PDMS-PDMS con patrones de píxeles que van desde 400-800 μm de diámetro y 50-200 μm de altura. En la arquitectura del dispositivo, los patrones se conectaron a través de canales lineales de 100-200 μm de ancho. Dado que el material es permeable al aire y soluble en gas, Se depositó una fina capa de parileno (500 nm de espesor) dentro de los microcanales para evitar la fuga y la evaporación de aire y agua.

Para fabricar un tamaño de píxel optimizado, los autores idearon una relación entre la geometría del microcanal y la pérdida de agua para mantener un volumen específico de agua teñida a medida que las gotas avanzaban en el dispositivo. El diseño y la optimización del dispositivo incluyeron mediciones de la presión diferencial mínima requerida para impulsar las gotas de agua teñida a través de los microcanales. La presión dentro del sistema de succión del dispositivo de microfluidos se controló con un sistema de válvula asistido por computadora, y el control del interruptor se programó usando MATLAB. Además, La capacidad de cambio de color y control de gotas se evaluó al nivel de un solo píxel para optimizar la visualización de la imagen. La relación entre la posición de la gota y el tiempo de presión negativa aplicada se optimizó para indicar que el dispositivo podría controlarse al nivel de un solo píxel.

En el estudio, De esta manera, se creó una gama de imágenes en microcanales en zig-zag como prueba de principio para probar el concepto propuesto de pantallas reflectantes multicolores flexibles. La retención del color se habilitó al detener el sistema de succión, durante el cual la orientación de la pantalla permaneció intacta sin suministro de energía.

Los resultados experimentales validaron que el sistema podría mostrar imágenes reflectantes multicolores y retenerlas sin consumo de energía como se teorizó. Las imágenes eran duraderas mientras mantenían su posición después de una torsión flexible, para indicar flexibilidad y recuperación del marco multicolor original. Los científicos predicen que estos sistemas de visualización flexibles y sin energía pueden encontrar aplicaciones innovadoras en pieles de robots, ropa y complementos en la vida diaria en el futuro.

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