論文綜述：微膠囊電子墨水電子紙的制備研究

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1、哈爾濱商業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）微膠囊電子墨水電子紙的制備研究學(xué)生姓名庹學(xué)梅指導(dǎo)教師楊春莉?qū)I(yè)印刷工程學(xué)院輕工學(xué)院2015年6月10日81緒論1.1研究目的與意義電子紙（ELECTRONICPAPER，簡稱E-PAPER），它是一種新型的顯示器，最大特色在于能自由彎曲，與紙的非常相似，且其色彩對比高、分辨率高、耗電量小、制造成本低。目前市場上所銷售的絕大多數(shù)電子紙產(chǎn)品都是采用了電子墨水技術(shù)，電子墨水是一種多功能材料，我們其研究重點(diǎn)主要集中在電泳顆粒以及顯示微膠囊的制備等上[1]。書籍、報(bào)刊成為重要的信息儲存和傳播的媒體[2],不管怎樣在我們生活中閱讀依然占了相當(dāng)大的比重，在音樂信

2、息、影像信息完成數(shù)字化后，印刷的數(shù)字化也在近年悄然興起。近年來，關(guān)于類似紙質(zhì)印刷品效果的電子紙已進(jìn)人了實(shí)用化、普及化階段，開始正式走入人們的日常生活。電子紙[3]是一種新型的顯示器，最大特色在于能自由彎曲，與紙的非常相似，且其色彩對比高、分辨率高、耗電量小、制造成本低。目前市場上所銷售的絕大多數(shù)電子紙產(chǎn)品都是采用了電子墨水技術(shù)，電子墨水是一種多功能材料，我們其研究重點(diǎn)主要集中在電泳顆粒以及顯示微膠囊的制備等上[4]。電子紙顯示技術(shù)依靠太陽光或室內(nèi)照明或者光的反射實(shí)現(xiàn)顯示，擁有非常大的存儲能力，可存數(shù)量達(dá)數(shù)千冊圖書資料，并能隨時(shí)更新顯示不同信息。逐漸取代傳統(tǒng)紙質(zhì)承印物，成長為新的

3、綠色信息媒介，是電子紙技術(shù)肩負(fù)的重大使命。當(dāng)前的電子紙顯示技術(shù)已經(jīng)允許量產(chǎn)黑白顯示的電子書，但是彩色電子紙顯示技術(shù)仍然處于研發(fā)階段[4]。電子墨水有許多優(yōu)點(diǎn)，括易讀性，柔性顯示，對比度好，廉價(jià)易制造和低功耗。與其它顯示技術(shù)相比，電子墨水的反射率，因?yàn)殡娮幽侨彳浀?，它可以用到原先顯示技術(shù)必須要用到剛勁堅(jiān)硬和平的表面所不能用的地方。電子墨水可以用到紙上，產(chǎn)生柔性書和報(bào)紙一樣的顯示效果。它也可以打印到布上，或者打印到類似手機(jī)和其它電器非平面的的曲形表面。20世紀(jì)70年代，日本首先研究出電泳顯示技術(shù)，然而最初研究出的普通電泳由于存在顯示壽命短、不穩(wěn)定、彩色化困難等諸多缺點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)曾一

4、度中斷。8早在1969年，Paul?F?Evans就發(fā)明了電泳顯示器，但由于顆粒的團(tuán)聚、結(jié)塊和側(cè)遷移等不穩(wěn)定因素，以至于在其后的近二十年里進(jìn)展十分緩慢。直到上世紀(jì)末，麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室提出了電子墨水(electrophoretic?ink)的概念，創(chuàng)新性的用微膠囊將顏料顆粒和深色染料溶液進(jìn)行包裹，克服了電泳顆粒在大尺度范圍內(nèi)易團(tuán)聚、沉積及器件制備困難的不足，提高了其穩(wěn)定性，延長了使用壽命，并且在外電場作用下實(shí)現(xiàn)了可逆，雙穩(wěn)態(tài)的微膠囊化電泳顯示，才使得電泳顯示技術(shù)從眾多顯示技術(shù)中脫穎而出，成為極具發(fā)展?jié)摿Φ碾娮语@示技術(shù)之一。直到上世紀(jì)90年代中后期，美國麻省理工學(xué)院利用電泳技

5、術(shù)發(fā)明了電泳油墨（又稱電子墨水），極大地促進(jìn)了該技術(shù)的發(fā)展。電子墨水技術(shù)即是利用極其微小的“膠囊”，將帶有負(fù)電的黑色顆粒與帶有正電的白色顆粒封裝在“膠囊”之中，形成所謂的“電子墨滴”。因此實(shí)現(xiàn)微膠囊化是實(shí)現(xiàn)電子墨水顯示的必要條件。1.2微膠囊電子墨水在國內(nèi)的研究現(xiàn)狀王登武[15]等用一步法制備明膠-阿拉伯樹膠電子墨水微膠囊，先用溶有硬脂酸的甲苯溶液對Ti02納米顆粒進(jìn)行表面改性處理，以油溶紅為背景色，以Span80為電荷控制劑，用TCE作為分散劑配置成紅白顯示電泳基液，以明膠--阿拉伯樹膠為壁材，通過一步復(fù)凝聚法制備了白色電子墨水微膠囊。研究分析表明：改性的TiO2顆粒在TCE

6、中有良好的分散性和光學(xué)性能。苗茜[12]等研究紅白色電子墨水微膠囊的制備與顯示，以Span80為電荷控制劑，四氯乙烯為分散介質(zhì)，油溶紅為背景色，完成電泳液的配置，并以此作為囊芯，以明膠-阿拉伯樹膠為壁材，用復(fù)合凝聚法制備成紅白色電子墨水微膠囊。研究結(jié)果表明電荷控制劑Span80濃度為2%時(shí)膠囊內(nèi)顆粒分布良好對電場的響應(yīng)快，且膠囊的粒徑均勻。將微膠囊涂覆在ITO玻璃上，制成電子墨水顯示原型器件。在直流電壓的驅(qū)動下，電了墨水顯示原型器件實(shí)現(xiàn)了圖形的顯示。李路海[13]等在制備明膠/阿拉伯膠微膠囊時(shí)，向體系內(nèi)添加脲醛樹脂預(yù)聚物，得到團(tuán)聚相對較少、表面平滑的微膠囊，但是該膠囊在機(jī)械性、

7、氣密性等方面仍需改進(jìn)，否則無法制備出性能優(yōu)良的電子墨水器件。左朝陽[14]等首先通過加水稀釋使明膠/阿拉伯膠形成凝聚相包裹在芯材周圍后，再通過調(diào)節(jié)pH值，使溶液中明膠和阿拉伯膠進(jìn)一步反應(yīng)，制得白色和黃色電子墨水微膠囊并研究了表面活性劑、溫度、pH值、攪拌速度、固化劑、稀釋水量等對微膠囊制備的影響。8我國電泳顯示研究起步較晚，只有近十年的歷史，主要以基礎(chǔ)理論和模仿實(shí)驗(yàn)為主，研究內(nèi)容主要涉及在電泳粒子的制備，電泳粒子的表面改性，以酚醛樹脂和阿拉伯樹膠-明膠為壁材的微膠囊包覆等方面。我國主要從事電