无害的“电子墨水”问世！廉价的电子设备离我们更近了

据报道，美国科学家已经克服了由廉价、耐用且无毒的化学材料制成电子设备和太阳能电池的技术障碍。这意味着成本仅几美元的电子触摸板和便宜的太阳能电池离我们更近了。研究发表在最新一期的《自然·通讯》杂志上。

该研究的合作者之一、明尼苏达大学的机械工程学教授乌维·科特沙根表示：“最新技术让发展中国家的孩子能利用不足10美元的触摸板学习；家用太阳能电池的成本最终会有望低于化石燃料的成本。”明尼苏达大学和国家可再生能源实验室（NREL）的科学家们用无毒的纳米尺度硅晶体制造出专用的墨水——“电子墨水”。这种“电子墨水”可用于塑料印刷，从而制造出廉价的电子设备。

该研究的领导者、明尼苏达大学机械工程学博士兰斯·维勒表示，制造电子设备的过程类似于将数字印刷在垒球运动衫上，但比这要困难很多，这种硅电子墨水在使用过程中会遇到两个问题。 

首先，一般情况下，为了制造出保存期限很长的“电子墨水”，科学家们需要用到名为“配体”的有机分子，但打印结束后，这些分子会使有害物沉积在薄膜内，导致具有电子属性的薄膜性能变差而无法用来制造电子设备。另外，为了增加薄膜的电学性能，科学家们还需要使用一个名为“掺杂”的过程，朝其中添加有瑕疵的纳米粒子。

新方法解决了上述两个问题。科学家们使用一种离子化的气体——非热等离子体，不仅制造出了硅纳米晶体，而且，也用一层氯原子将其表面覆盖，这层氯原子会同很多广泛使用的溶剂相互作用，这就意味着不再需要使用配体分子，就能制造出保存寿命很长的硅墨水。而且，他们也发现，在这种硅墨水打印出来的薄膜中自然掺杂着溶剂，从而将薄膜的导电性提高了1000倍。科特沙根说：“最新研究意味着，我们朝着利用无毒的化学物质制造出更纯净、更稳定的电子墨水更近了一步，我们希望最新研究能让每个人都大大受益。”

电子墨水的原理简介 

电子墨水电子墨水屏表面附着很多体积很小的“微胶囊”，封装了带有负电的黑色颗粒和带有正电的白色颗粒，通过改变电荷使不同颜色的颗粒有序排列，从而呈现出黑白分明的可视化效果，如右图所示。省电是电子书的一大特性，文字刷新以后，会长期停留在屏幕上，阅读的时候电池可以取掉；换句话说，电子书在阅读的时候不耗电，只有在翻页刷新的时候才耗电，所以电池寿命会很长。

对肉眼看来电子墨水像一瓶普通墨水，但悬浮在电子墨水液体中有几百万个细小的微胶囊。每个胶囊内部是染料和颜料芯片的混合物，这些细小的芯片可以受电荷作用。为了能看见电子墨水的微胶囊，可以把它想象成清晰的塑料水球。水球内包含几十个乒乓球，水球内充入的不是空气而是颜料水。如果从顶部看水球，我们可以看到许多白色乒乓球悬浮在液体中，于是水球看起来呈白色。

从底部看水球，你只不过看到的是颜料水，于是水球看起来呈黑色。如果你把几千个水球放到一个容器，并使这些乒乓球在水球的顶和底之间运动，你就能看到容器在改变颜色；这就是电子墨水工作的基本原理；事实上这些水球是100微米宽的微胶囊。在1平方英寸，大约包含10万个微胶囊。如果在一页纸上打印电子墨水，则一个句子包含30多个微胶囊。

电子墨水的产品优点

电子墨水有许多优点，包括易读性，柔性，易廉价制造和低功耗。与其它显示技术相比，电子墨水的反射率和对比度较佳。看起来它们像纸上的墨，是人们阅读和处理时感觉很舒服的媒体。在亮光包括直射阳光下，其它显示材料感觉有些淡而难以阅读。相反基于电子墨水的显示才真正容易看和读。因为电子墨水是柔软的，它可以用到原先显示技术必须要用到刚劲坚硬和平的表面所不能用的地方。电子墨水可以用到纸上，产生柔性书和报纸一样的显示效果。它也可以打印到布上，或者打印到类似手机和其它电器非平面的奇形怪状的表面。最后，电子墨水不同于其它显示工艺能保持图像达数周，而且不耗费任何额外的电能。用其它显示技术，一旦图像可以停留在一处，并不需要额外的功率输入。

极简设计电子墨水智能手机

这款智能手机的设计从屏幕到随机配件的选择，都采用了极简风格。它所选用的电子墨水屏幕不仅省电，配合其特别显示效果设计的界面，不论是文字阅读还是图标造型都能讨得极简爱好者的欢心。此外，因为采用了橡胶材料密封侧边，所以它还有一定防水特性。再加上充电和传输接口使用的是迷你USB接头，配件中还能将传输线给省了，更为节约。