poniedziałek, 2018.12.17 Łazarza, Olimpii kup im prezent
  Aktualności Moje Konto Zaloguj się Kontakt Pomoc  
 
  FAQ | Bezpieczeństwo | Dostawa
 
Alfabetycznie Zabawki Muzyka Prezenty Technika Książki
   szukaj dokładniej   Masz w Koszyku produktów: 0 za 0,00 zł brutto
Aktualnie produktów jest 70
Użytkowników on-line: 24


Szukaj według ceny
10 - 20 PLN
20 - 30 PLN
30 - 40 PLN
40 - 50 PLN
50-100 PLN
100-200 PLN
ponad 200PLN

Aktualnie oglądasz: EuroSklep.pl Aktualności E-ink E-paper technologia, materiał

ZABAWKA KREATYWNA
EuroSklep prezentuje wam.... super zabawkę kreatywną Magiczne Fafroszki nie tylko dla dzieci, ale dla wszystkich w których drzemie dusza odkrywcy eksperymentatora - małych i dużych. Zapraszamy!.

    przeszukiwany katalog / poszukiwane słowo lub fraza:
Aktualności znaleziono: 7

   EuroSklep Aktualności   tematy aktualności
temat dodano dnia: 17 lipca 2014 r. (07.36)
E-ink E-paper technologia, materiał

eink e-ink epapier e-papier e-paper elektroniczny papier elektroniczny tusz

Badania i rozwój technologii mikroenkapsulacji AUTOR WYKŁADU: Prof. Dr Hidekazu Yoshizawa Japonia[]
anglojęzyczna wersja oryginalna 22_023.pdf (135KB)
Departament Materiałów i Chemii Środowiskowej
Wydział Nauki i Technologii Środowiskowej Uniwersytetu Okayama.


Wyciąg

Mikrokapsułka to malutka kapsułka a jej procedura wytworzenia nazywana mikroenkapsulacją, nadają materiałom bazowym nowe cechy w celu kompensacji lub eliminacji ich pierwotnych mankamentów. Ten artykuł omówi ogólnie technologię mikroenkapsulacji a następnie zagłębi się w szczegóły badań nad tym zagadnieniem włączając w to zastosowanie mikrokapsułek w technologiach informacji i wizualizacji wykorzystywanych przez systemy wyświetlaczy papieropodobnych, problem który zajmuje ostatnio wiele uwagi w świecie. Badania są rezultatem projektu wyznaczonego przez Japoński Instytut Innowacji Chemicznych wspierany przez komisję NEDO, jednego z projektów Programu Nanotechnologii METI którego celem jest zmaterializowanie i wprowadzenie na rynek wyświetlaczy papieropodobnych opartych na mikrokapsułkach.



Wprowadzenie.

Mikroenkapsulacja jest techniką wytwarzania mikroskopijnych kapsułek zwanych mikrokapsułkami, które mają wiele bardzo ciekawych właściwości. Ta technika była stosowana na wielu płaszczyznach badawczych począwszy od laboratoriów chemicznych, farmaceutycznych, kosmetycznych po drukarskie. Pierwszym przemysłowym produktem wykorzystującym mikroenkapsulację był papier kopiujący bezwęglowy wprowadzony w latach 1950 przez firmę Green and Schleicher. Mikrokapsuły w nim użyte były wytworzone przez kompleks koacerwacji żelatyny i gumy arabskiej. Do dzisiejszego dnia kalka kopiująca jest jednym z najbardziej znaczących produktów wykorzystujących technologi mikroenkapsulacji i nadal jest produkowana komercyjnie. Technologie rozwijane dla kalki kopiującej legły u podstaw różnych produktów wykorzystujących mikrokapsułki w późniejszych latach. Główny nacisk przy produkcji mikrokapsułek położony jest na otrzymanie produktu o znakomitych cechach. Podobnie powinny być rozważane strategie wytworzenia mniejszych mikrokapsułek z cieńszymi ściankami. Ten kierunek badań nad mikrokapsułkami wymuszony jest przez obecne potrzeby rynku i koreluje z obiecującymi wysiłkami w dziedzinie nanotechnologii, zainicjowanymi w USA w 2000 roku.

Jak dotąd udało się wytworzyć mikrokapsułki zdolne do separacji i puryfikacji, kontrolowanego uwalniania substancji leczniczych i właściwości magnetoelektrycznych wymaganych w mikrocząstkach tonerów drukarkowych. Zostały także wyprodukowane mikrokapsułki puste w środku i zamykające w swoim wnętrzu mikroorganizmy. W tym artykule po wprowadzeniu do mikrokapsułek i mikroenkapsulacji główna uwaga skupiona jest na badaniach nad pewnym typem wyświetlacza papieropodobnego bazowanego na mikrocząstkach zwanego mikroenkapsulowanym elektroforetycznym systemem wyświetlającym.

2. Główne cechy mikrokapsułek.

Mikrokapsułki są malutkimi mikrocząstkami o średnicy nanometrów lub milimetrów, które są zbudowane z materiału ośrodkowego i otaczającej membrany (czasami zwanej ścianą). Najważniejszą właściwością mikrokapsułek jest ich mikroskopijny wymiar który umożliwia zbudowanie ogromnej powierzchni roboczej. Poprzez selekcję materiałów kompozytowych (materiałów ośrodka i membran) możemy nadać mikrokapsułkom różnorodność funkcjonalną. Generalnie materiały tworzące membrany są wybierane z myślą o oczekiwanych efektach mikroenkapsulacji. Dlatego też nie tylko syntetyczne i naturalne polimery ale także tłuszcze i materiały nieorganiczne są stosowane do wytworzenia mikrokapsułek. Dobrze znanymi produktami wytworzonymi techniką mikroenkapsulacji są sztuczny kawior i kalka kopiująca. Mikrokapsułki mogą być podzielone na trzy podstawowe kategorie w zależności od ich morfologii jak jednoośrodkowe, wieloośrodkowe i typu sieciowego jak pokazano na rys. 1. Kontrola budowy jest ważna i sporo wysiłków zajmuje kontrolowanie wewnętrznej struktury, która w głównej mierze zależy od zastosowanych procedur i metod mikroenkapsulacji.

Mikrokapsułki mają wiele interesujących zalet a główne ich zastosowania to: kontrolowane uwalnianie substancji leczniczych ochrona materiałów zamkniętych we wnętrzu zamiast oksydacji lub deaktywacji następującej w środowisku, maskowanie nieprzyjemnych zapachów i/lub próbowanie zakapsułkowanych materiałów, izolacja zakapsułkowanych materiałów przed niepożądanymi zjawiskami i tworzenie materiałów pudropodobnych i łatwo manipulowalnych.

Więcej szczegółowych właściwości mikrokapsułek jest zawartychw książkach Gutcho i Arshady, Kondo, Hatate i Yoshizawa.

3. Mikrokapsułki w służbie obrazowania i przekazywania informacji.

Pierwszym udanym zastosowaniem technologii mikroenkapsulacji w obrazowaniu i informacji była kalka kopiująca produkowana przez National Cash Register Company aby rozwiązać problemy parowania rozpuszczalnika i dyfuzji atramentu w strukturę papieru. Kalka kopiująca stała się 5,5 biliona dolarowym światowym biznesem. W latach '60 mikroenkapsulacja cholesterycznego ciekłego kryształu przez kompleksy koacerwacji żelatyny i akacji była wykorzystana do produkcji termoczułego wyświetlacza J. L. Fergason wprowadził nematic liniowo-krzywiznowo wyrównywaną fazę (NCAP), system LCD wykorzystujący mikrokapsulację nematycznego ciekłego kryształu. Technologia enkapsulacji doprowadziła do zwiększenia wielkości wyświetlaczy i poszerzenia kątów pod jakimi można swobodnie oglądać obraz. W rozwoju kalki kopiującej i NCAP użyteczność mikroenkapsulacji może być podsumowana jako ochrona materiałów ośrodka przed destrukcją taką jak oksydacja, łatwość przenoszenia i traktowanie jak pudropodobne substancje.

4. Dlaczego wyświetlacz bazowany na mikrokapsułkach jest tak pożądany.

Stworzenie wyświetlacza papieropodobnego o niewielkim poborze mocy było ambicją badaczy przez wiele lat. Aby zrealizować tą pożyteczną technologię wielu badaczy próbowało zrobić wyświetlacz wykorzystujący mikrocząstki. Ukoronowaniem tych prac są elektroforetyczny system obrazowania i rotujące dwubarwne mikrosfery. System wyświetlacza bazowanego na mikrocząstkach jest atrakcyjny ze względu na jego optyczne i elektroniczne właściwości. TE korzystne cechy wynikają z wysokiego rozproszenia i absorbcji mikrocząstek, które zawierają pigmenty takie jak dwutlenek tytanu i czerń węglową. Rys2 pokazuje schematyczną ilustrację systemu rotujących dwubarwnych mikrosfer oraz systemu elektroforetycznego. System dwubarwnych rotujących mikrosfer opracował dla firmy Gyricon Nicholas K. Sheridon w zakładach Xerox Palo Alto Research Center. W tym systemie mikrosfery posiadają dwie półkule zabarwione na dwa różne kolory czarny i biały zamknięte w polimerowo silikonowym wnętrzu taśmy ograniczonej od dołu elektrodą zwykłą a od góry elektrodą przezroczystą. Zasada działania tego systemu opiera się na rotacji tych dwubarwnych mikrosfer, które odpowiadają przyłożonemu z zewnątrz polu elektrycznemu. Tak więc dodatnio naładowane czarne półkule dwubarwnych mikrosfer zwracają się do ujemnie naładowanej górnej przezroczystej elektrody. Oraz odwrotnie ujemnie naładowane białe półkule zwracają się w stronę elektrody dolnej. Tak więc zmiana koloru warstwy widocznej jest spowodowana rotacją dwubarwnych mikrosfer. Z drugiej strony fundamentalną cechą systemu elektroforetycznego jest migracja różnie naładowanych mikrocząstek w płynnym dielektrycznym ośrodku w kierunku elektrod. Ten system został zaprezentowany przez Isao Ota z Matsushita Electric Industrial Co. Ltd.

5. Mikroenkapsulowany elektroforetyczny system wyświetlacza.

Pomimo wielu atrakcyjnych cech, jednakże, mikrocząsteczkowy system wyświetlacza wspomniany wyżej jest niedoskonały z powodu kilku mankamentów, włączając w to trudności w osiąganiu perfekcyjnej rotacji (z powodu dwubarwnego systemu mikrosfer) i krótkiego czasu żywotności ze względu na koagulację i aglomerację wywołaną przez koloidalną niestabilność (w odróżnieniu od systemu elektroforetycznego). Miałem okazję brać udział w badaniach nad systemem wyświetlacza papieropodobnego w laboratorium Media Laboratory of Massachusetts Institute of Technology z prof. Joseph Jacobson, kluczową postacią w badaniach nad systemami wyświetlaczy papieropodobnych wykorzystujących elektroforezę mikrocząstek.

Aby przezwyciężyć poprzednio przytoczone niedoskonałości stworzyliśmy E-ink - nowy system wyświetlacza, który wykorzystuje techniki mikroenkapsulacji łącząc chemię, fizykę, elektronikę i inne technologie. Schematyczna ilustracja jest pokazana na rys. 3. Jak widać struktura e-ink jest prosta i każda mikrokapsułka o średnicy ludzkiego włosa zawiera miliony maleńkich barwionych mikrocząsteczek, które są dobrze rozproszone w organicznym rozpuszczalniku o właściwościach dielektrycznych. Prototyp mikroenkapsulowanego elektroforetycznego systemu wyświetlacza, który zaproponowaliśmy w piśmie Nature w 1998 roku był systemem jednocząstkowym. Mikrokapsułki zawierały jeden typ naładowanych dodatnio białych mikrocząsteczek rozproszonych w ośrodku rozpuszczalnika o zabarwieniu niebieskim. W chwili obecnej opracowaliśmy system dwucząsteczkowy, używający dwóch rodzajów mikrocząsteczek - białych i czarnych zamkniętych w mikrokapsułkach. W tym dwucząsteczkowym systemie medium rozpraszającym jest przezroczysty płyn.

Gdy skierujemy pole elektryczne na obszar międzykapsułkowy mikrocząsteczki przemieszczą się w dielektrycznym rozpuszczalniku w kierunku przeciwnie naładowanej elektrody zgodnie z zasadą elektroforetycznej migracji. Jeżeli górna przezroczysta elektroda jest naładowana dodatnio białe mikrocząsteczki, które są naładowane ujemnie powinny przesunąć się w kierunku elektrody górnej, tworząc obszar białego koloru na obserwowanej powierzchni. W tym samym czasie przeciwnie naładowane mikrocząsteczki o kolorze czarnym przesuną się w kierunku elektrody dolnej stając się niewidoczne od strony obserwowanej.

Poprzez odwrócenie tego procesu czarne mikrocząsteczki migrują do górnej ściany mikrokapsułek co powoduje, że obserwowana powierzchnia staje się czarna. Oto jak mikroenkapsulowany atrament e-ink tworzy litery i obrazy na wyświetlaczu. Rys. 4 pokazuje mikrofotografie mikroenkapsulowanego elektroforetycznego wyświetlacza w różnych powiększeniach gdzie litera "k" została zaindukowana elektroniczne. Przygotowane mikrokapsułki zostały rozproszone w odpornym na UV polimerze i pokryte przezroczystą elektrodą. Mikrokapsułki zostały przesiane tak aby otrzymać średnice około 40 mikrometrów. Ta średnica pozwala na osiągnięcie rozdzielczości do 600 DPI.

Stopień kontrastu i odbicia prototypu był 7:1 i 35% odpowiednio. Używając tego samego systemu pomiarów gazeta posiada kontrast 5:1 i 55% stopnia odbicia. Ponadto zaobserwowaliśmy że system mikroenkapsulowanego elektroforetycznego wyświetlacza posiada cechę bistabilności (cechy pamiętania obrazu) przez kilka miesięcy. Bistabilność jest ważną cechą pożądaną w systemie wyświetlacza papieropodobnego ponieważ umożliwia wyświetlanie obrazu nawet wówczas gdy odłączymy zasilanie. To z kolei umożliwia osiągnięcie bardzo niskiego poboru mocy.

Głównymi problemami w systemie elektroforetycznym było odpowiednie zamknięcie mikrocząsteczek, aglomeracja i boczna migracja. Korzyścią jaką przyniosła mikroenkapsulacja w tym wypadku jest ograniczenie rozproszenia elektroforetycznego do nieiwelkiego przedziału. Innymi słowy aglomeracja rozproszenia elektroforetycznego w mikrokapsułkach nie oddziałuje na takie rozproszenie w mikrokapsułkach sąsiadujących. Prof. Josef Jacobson i inni założyli E Ink Corporation w Cambridge, Massachusetts w roku 1997 w celu wyprodukowania wyświetlacza następnej generacji, który posiada cechy medium zbliżonego do papieru, włączając w to możliwość dostępu do informacji w każdej chwili i gdziekolwiek. Ta technologia można powiedzieć będzie przyszłością papieru. E Ink ogłasza że papieropodobne wyświetlacze mają następujące zalety. 1. czytelność papieru oznacza, że wyświetlacz może być czytany w złym oświetleniu z tym samym kontrastem co w jasnym świetle słonecznym i pod dowolnym kątem bez zmiany kontrastu. 2. Ultra niskim poborem mocy będącym rezultatem bistabilności która pozwala wyświetlony obraz zatrzymać na ekranie nawet wówczas gdy wyłączymy zasilanie. 3. Wyjątkową przenośność ze względu na brak obu polaryzatorów i szkła jakie są używane w systemach LCD. Firma E-ink zaprezentowała jako pierwsza te systemy jako wyświetlone znaki pod nazwą Immedia w 1999 roku. Testowano je w różnych miejscach włączając J. C. Penny detaliczne sieci handlowe (fot. 5) i przez gazetę Arizona Republic jako wyświetlacze nagłówków.

E ink Corporation ostatnio zaanonsował że sprzedano ich pierwszy wyświetlacz oparty o e-papier w nowym e-booku Sony LIBRIe (fot. 6) wyprodukowany w kooperacji z firmą Toppan Printing, Royal Philips Electronic i Sony Corporation. Twierdzą, że więcej niż 10000 stron może zostać przeczytanych przy użyciu jedynie czterech baterii alkalicznych. Rzeczywiście LIBRIe jest lekki i wyświetla obrazy czarno białe o wyższym kontraście niż drukowane litery na papierze gazetowym. LIBRIe posiada poziom odbicia światła 50%, stopień kontrastu 15:1, wymagania zasilania 15V i czas reakcji 40ms.

Ten kamień milowy w rozwoju mikroenkapsulowanego elektroforetycznego systemu wyświetlania jest kulminacją podstawowych badań nauki i inżynierii mikrocząstek, które były prowadzone aby stworzyć mikrokapsułki z homogenicznie przezroczystymi membranami (ściankami) i mikrocząstki zawierające pigmenty o super dokładnej stabilności rozproszenia tak samo jak dzieje się to w przypadku części elektronicznych.

6. Pełnokolorowy zapisywalny papier wykorzystujący funkcjonujący projekt mikrokapsułkowy.

Jak podano wyżej system wyświetlacza elektroforetycznego pokazanego na rys. 2 został opracowany przez firmy Japońskie. Wyświetlacz papieropodobny wykorzystujący technologię mikrocząsteczek zwraca uwagę wielu firm Japońskich z dziedziny elektroniki i informacji. Na przykład system wyświetlacza typu toner, system in-plain-type, system ciekłego pudru i Gyricono podobny cylindryczny system wyświetlacza został opracowany przez odpowiednio: Fuji Xerox Co Ltd. Canon Inc, Bridgestone Corp. i Oji paper Co. Ltd.

Inżynierowie wytwarzający substancje pudrowe osiągnęli wspaniałe rezultaty w opracowaniu ciekłego pudru, który jest dziesięciokrotnie mniejszy w gęstości (rys.7). To pozwala na szybszą reakcję na zmianę pola elektrycznego z czasem 0,2 msek, która jest 1/10 tej osiąganej w LCD. Japonia jest jednym z liderów technologii mikroenkapsulacji. Tworzenie funkcjonujących materiałów i osiąganie wysokiej produktywności są głównymi priorytetami łączenia technologii w dziedzinie technologii mikroenkapsulacji. Japońskie Ministerstwo Ekonomii, Rynku i Uprzemysłowienia (METI) stworzyło narodowy projekt dotyczący wyświetlaczy papieropodobnych wykorzystujących mikroenkapsulację, nazywany Pełnokolorowym Zapisywalnym Papierem Wykorzystującym Funkcjonujący Projekt Mikrokapsuł. Projekt ten jest prowadzony przez JCII pod kontrolą Komisji NEDO, jako jeden z projektów Programu Nanotechnologii METI. W 2004 roku ten projekt został także włączony jako specjalny projekt pobudzający ekonomię do programu o nazwie Focus 21.

Pierwszorzędnym celem tego projektu jest opracowanie prototypu wyświetlacza papieropodobnego. Następujące trzy tematy zostały zakwalifikowane jako wymagające badań aby zrealizować to zamierzenie. 1. technologia enkapsulacji 2. technologia powierzchni złożonej z nanoocząsteczek poddających się obróbce fizycznej 3. Materiały wyświetlacza i rozwój technologii enkapsulacji nanocząsteczek.

Celem badań nad technologią enkapsulacji jest opracowanie procedury umożliwiającej wysoką efektywność enkapsulacji nanocząsteczek i ustalenie czynników które sterują wielkością mikrokapsułek, grubością ich ścianek, oraz właściwościami tych ścianek. Przykładowe wyniki są pokazane na rys.8-10 Rys. 8 pokazuje fotografię mikrokapsułek polyuretanowych, które zostały wytworzone przez proces wzajemnie generowanej polimeryzacji pomiędzy grupami isocyyanowymi żywicy akrylowej a substancjami diaminy. Jak pokazują rysunki wytworzone mikrokapsułki zostały tak dobrane aby były satysfakcjonująco rozproszone ponieważ emulsyfikacja przy użyciu aparatu ink-jet odbywa się prawidłowo jedynie w przypadku jednorodnych kropel oleistych. Grubość membran może być kontrolowana w zakresie do 800 nm. Rys. 9 jest fotografią mikrokapsułek wytworzonych w trakcie wzajemnie generowanej polimeryzacji rodnikowej (polimeryzacja in situ). W konwencjonalej polimeryzacji in situ, reakcja polimeryzacji zachodzi w kroplach płynu w rozpuszczonym monomerze i inicjatorach. Dlatego też malutkie mikrocząsteczki rozproszone w kroplach płynu mogą być otoczone polimerową membraną tworząc mikroenkapsulowany elektroforetyczny system wyświetlacza.

Poprzez modyfikację procedury z reactive surfactant, miejsce reakcji polimeryzacji rodnikowej akrylonitrylu zostało z powodzeniem zlokalizowane w interfejsie O/W. Emulsyfikacja odwracacza fazy została zaadoptowana do wykonania jednorodnie rozproszonej emulsji O/W. Fotografia typowej emulsji O/W pokazana jest na rys. 10a. Jak do tej pory możemy kontrolować jednorodne rozproszenie przygotowywanych emulsji O/W poprzez modyfikację parametrów procesu włączając w to koncentrację polimeru, stopień neutralizacji, oraz współczynnik zawartości wody. Przygotowane mikrokapsułki pokazane na rys. 10b . Następnie utwardzanie żywicą epoksydową jest użyteczne do wykonania membrany mikrokapsułek.

7. Systematyka technologii kapsułkowej

W tym projekcie 6 grup badawczych połączyło siły i współpracowało aby usystematyzować wiedzę o metodach mikroenkapsulacji, włączając separację fazy, extrakcję rozpuszczalnika, koacerwację, polimeryzację in situ, oraz polimeryzację wzajemną. Przykładem starań usystematyzowania technologii enkapsulacji jest przytoczona poniżej procedura mikroenkapsulacji poprzez separację fazy.

Pierwszym zadaniem było ustanowienie techniki kontrolowania właściwości związanej żywicy polyaminowej mikrokapsułek wytworzonych metodą separacji fazy. Aby ustanowić technikę kontroli średnicy mikrokapsułek grubości i morfologii membrany zostały przeprowadzone następujące badania: 1. sterowanie średnicą mikrokapsułek przy użyciu Shirazu Porous Glass (SPG techniki emulsyfikacji membrany, 2. sterowanie grubością membrany mikrokapsułki mieszanką dwóch rodzajów rozpuszczalnych w wodzie polimerowych regulatorów napięcia powierzchniowego (surfaktantów).

(1) badania nad kontrolowaniem średnicy mikrokapsuł. Jednorodnie rozproszone emulsje posiadające około 10% CV (współczynnik odchylenia) zostały z powodzeniem wytworzone w technice SPG emulsyfikacji membrany. Średnice wytworzonych O/W emulsji były proporcjonalne do średnicy porów membrany SPG. Średnice emulsji były pięciokrotnie większe niż średnice porów. Wytworzenie związanych mikrokapsuł polymelaminy zostało osiągnięte poprzez użycie jednorodnie rozproszonych emulsji. Koncentracja (SDS) Sodium Dodecyl Sulfate, który jest typowym emulsyfikatorem w procesie SPG emulsyfikacji membrany została wykorzystana aby zdecydowanie oddziaływać na stabilność rozproszenia wytwarzanych mikrokapsułek.

Pełny oryginalny angielski tekst wykładu: wersja oryginalna 22_023.pdf (135KB)

[27-10-2018]
STOJAK NA 230 KREDEK !
[18-07-2014]
MAGICZNE FAFROSZKI !
[17-07-2014]
Grafika wektorowa na zamówienie
[17-07-2014]
KRAINA GRAFIKI zaprasza
[17-07-2014]
E-ink E-paper technologia, materiał
[16-07-2014]
Sprzedajemy Syntezatory YAMAHA jak i co...
[15-07-2014]
MAGICZNE FAFROSZKI!



EuroSklep strona główna Indeks alfabetyczny ZabawkiMuzykaPrezentyTechnikaKsiążki

dzwoń InfoLinia 1: 602-738-232, biuro@eurosklep.pl
Wszystkie ceny są cenami brutto, zdjęcia mają charakter poglądowy, kolory mogą się nieznacznie różnić.
Copyright ©: 2014 STOMART • EuroSklep.plMagiczneFafroszki.plKrainaGrafiki.plFafroszki.pl