Сравнительно недавно рядом компаний была разработана и внедрена в производство так называемая «электронная бумага». В настоящее время электронная бумага применяется в портативных электронных устройствах («электронные книги», мобильные телефоны и т.п.).
Принцип работы электронной бумаги в простейшем случае основан на следующем. Суспензия черных и белых микрочастиц (черные заряжены положительно, белые — отрицательно) помещается в зазор от 10 мкм до 100 мкм между двумя прозрачными электродами. Каждый из электродов разделен на сетку пикселей. После приложения положительного или отрицательного напряжения к пикселю, к верхнему электроду за счет электростатических сил притянутся черные или белые частицы. Тем самым, данный пиксель окрашивается в черный или белый цвет. (Как окрасить пиксель в «серый цвет»? (1 балл))
Достоинствами электронной бумаги являются в первую очередь компактность (толщина «листа» такой бумаги сравнима с обычной) и низкое энергопотребление, которое затрачивается в основном лишь на переключение состояний.
Считая микрочастицы сферическими частицами радиуса R и обладающими зарядами q, оценить минимальное напряжение, необходимое для переключения пикселя (с черного на белый и наоборот). Плотность частиц ρ1 = 2000 кг/м3, плотность жидкости ρ2 = 1000 кг/м3. Считая динамическую вязкость жидкости, в которую помещены частицы, заданной (η), определить время отклика. Определить зависимость времени отклика дисплея от толщины зазора. (5 баллов) Каким должно быть напряжение на электродах, чтобы время отклика дисплея не было заметно глазом? Рассмотреть случай зазора между электродами d = 10 мкм и d = 100мкм, R = 1 мкм, q = 10e (e – заряд электрона), η = 0.01 Па*с. (5 баллов)
На каких еще принципах могут быть основаны технологии создания «электронной бумаги» различных видов (3 балла)?
