研究人员开发出基于粒子电微流体组装的反射式显示技术

发表在《Light: Science & Applications》上的一篇文章， 华南师范大学光流体技术与系统国际联合实验室（LOTS）的Lingling Shui教授领导的科学家团队开发了一种有趣的反射式显示技术，该技术基于粒子的电-微流体组装（eMAP）策略，具有易于制造、快速响应和多色显示性能等优点。

粒子电微流控组装显示屏（eMAPD）的示意图和实验结果。资料来源：《Light: Science & Applications 》（2023 年）。

悬浮在油包水液滴中的彩色颗粒被驱动组装成多种结构，从而根据强化的介电泳效应以可控方式实现可逆像素切换性能。油包水液滴中的彩色颗粒可沿着弯曲的水油界面滑动，在底部或顶部区域聚集形成平面结构，并在赤道周围连续聚集形成环形结构，从而产生闭合和打开状态，并显示多种混合颜色。

优化的 eMAP 显示器（eMAPD）可以通过驱动一组单色粒子进入染色液滴内的各种组装结构来显示多种颜色。这就实现了两种不同的操作方式，我们称之为 "光反射 "和 "光透射 "模式。单颗粒系统大大简化了驱动系统，提高了显示屏的响应速度。我们制作了 CMYK 三原色，以验证其可行性和全彩性能。

此外，流体乳液系统为封装和操纵粒子提供了一个平滑灵活的界面，同时为制备柔性显示器提供了可能。

科学家们写道："我们设计了一种装置，通过介电泳控制微粒在液滴内的移动和组装；只需使用一种微粒，就能实现三种主要显示状态。结合介电泳组装，可以相对精确地控制粒子的空间高度和相对位置。

"值得一提的是，这三种状态包括传统电泳电子纸技术难以实现的'透光'状态，即粒子在液滴的赤道处组装，允许光线穿过液滴。这为电子纸的色彩调节提供了反射和透射的组合选择，增强了显示色彩的可扩展性。

"为了提高显示性能，我们对粒子和液滴材料、液滴像素大小和形状以及驱动参数进行了优化。我们利用电-流-光多物理模型解释了其工作机制。这种 eMAPD 能够显示多种颜色，具有出色的可逆性、大视角和半双稳态性。

"所提出的 eMAPD 具有兼容制造、可获得的材料系统和高性能等优点。它将是形成适用于各种应用场景的绿色显示技术的绝佳候选材料"。