无尘环保黑板研究总结报告.docx
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无尘环保黑板研究总结报告
长安大学大学生创新创业训练计划项目
研究总结报告
项目名称:
无尘环保黑板
项目类别:
■创新训练□创业训练□创业实践
项目级别:
国家级
项目编号:
2
项目负责人:
魏亚玲
负责人所属学院:
工程机械学院
资助总额:
0.9万元,已拨款额:
0.36万元
执行年限:
2年
电话:
E-mail:
填表日期:
2014.05.11
一、项目实施的目的、意义
目的
1、无尘环保黑板的研发将彻底消除教室内粉笔尘的存在。
2、配套黑板的新型“粉笔”将大大减少原有粉笔的消耗。
3、黑板面可良好解决反光问题,且内部运用物理原理多次吸附循环利用。
意义
1、产品方面:
新型粉笔及无尘环保黑板可彻底除尘,保持教室环境的干净整洁,保证教师学生的安全健康。
粉笔的特殊选材,采用物理原理的黑板都可实现循环利用,最大程度可持续性发展。
教室内普遍存在反光问题,此产品黑板面的弧形曲线设计及漫反射贴膜可良好的解决,让同学在各个方位都能看到板书。
此产品在研发过程中大部分将运用所学物理知识及机械知识,预期多次试验后可成功。
2、市场意义:
无尘环保黑板及配套新型粉笔是集除尘、循环、消除反光于一体的专业化产品,市场上暂无先例。
较古老的手动擦黑板,它更加方便、健康、省时、省力。
加之当今社会教育至上、黑板更是教育培训界不可缺少的物品之一,此产品对老师学生都各有益处,推广率较高。
二、项目研究内容和拟解决的关键问题
研究内容1、让本款产品避免传统黑板的反光现象。
关键问题:
通过多大弧度的黑板面设计和选择采用什么材质的黑板面和贴膜来达到黑板最大可视角度和最小的反光面积。
研究内容2、让此黑板通过我们设计的特制粉笔(触发器)接触半透明材质的黑板面,触发反应机制,使带有颜色的粉末吸附到黑板半透明表面的内侧,达到书写的效果,同时实现此黑板100%无尘的环保效果。
关键问题:
使用多大粒径的粉末和多强作用力的磁场来实现对粉末的吸附,在使用反作用对板书进行擦除的时候,通过怎样的内部结构设计和原理来实现对原料粉末的循环使用。
研究内容3、让此黑板实现书写过程中对不同颜色的自由选择?
关键问题:
通过怎样的内部结构设计实现通过电场磁场等不同反应吸附上不同材质和磁性的带色粉末实现书写过程中选择不同颜色的需要,如何使我们的”粉笔”实现对不同反应的触发。
三、项目研究与实施的基础条件
硬件方面:
1、资金基础——学校拨款9000,为我们项目的研究提供了经济基础。
2、场地基础——工程机械学院8间创新实验室配备现代化的设备,加上我们先进的研究手段为此次项目的研究和确保其顺利完成,形成了极为有利的条件和提供了良好的保障。
3、市场基础——当前市场上大量存在的黑板还不能达到无尘、循环,广大的市场空间使我们的研究方向更为明确。
软件方面:
1、人员基础——负责人魏亚玲曾于2012年参加机械创新大赛并获省二等奖;队员沈擎阳于2011年参加工业设计大赛获得“省优秀”奖。
其余队员也均有丰富的知识积累和实践经验。
2、技术基础——我们研究的方向大体囊括2个:
第一,光学原理。
因为不同颜色物体表面的原子组成不同,不同的原子对光的不同波段有反射作用,所以才导致不同的颜色。
我们利用这一简单原理实现板书的色彩问题,从而摆脱了粉笔,达到环保无尘的效果;第二,场的原理。
通过研究讨论,巧妙合理地利用电磁场达到对极性电子的吸附,将带电带颜色的粒子均布在白色半透明的黑板面的网格中,当我们特制的“粉笔”在黑板上划过的时候,吸附在黑板板面上,形成板书。
通过同样的原理,在反面作用一下,就可以实现“擦黑板”的功效,从而实现黑板的无尘和循环使用的功能。
四、预期成果
无尘循环黑板主要通过带电带颜色的粒子均布在白色半透明的黑板面的网格中,通过磁场或者电极实现写字吸附的效果,或者通过光学现象实现板书功能。
通过同样的原理,逆过程作用,便可以实现“擦黑板”的功效。
实现黑板的无尘功能和循环使用的功能。
另外,通过将黑板设计成弧形曲线和对其进行漫反射贴膜,来实现解决黑板反光问题的目的。
最终研制出一个具有无尘功能和循环使用功能,并可以解决黑板反光问题的环保型黑板。
五、项目实施进展
第一阶段:
查找相关资料,从光学、电磁学等物理现象方面考虑,开展调查研究,整理资料,确定研究方向,并且找出多种可能实现无尘环保黑板变色的方法以及变色材料的选择;
1、变色玻璃的研究进展
普通玻璃具有透过可见光、反射红外光的特性,此特性在冬季可被用来制造主动式太阳能热房,从而使建筑物取暖能耗降低,但到夏季,此特性则使建筑物室内过热,从而使建筑物制冷空调能耗大大增加。
变色玻璃是指在光照、通过低压电流或表面施压等一定条件下改变颜色,且随着条件变化而变化,当施加条件消失后又可逆地自动恢复到初始状态的玻璃,也叫调光玻璃或透过率可调玻璃⋯。
这种玻璃随环境改变自身的透过特性,可以实现对太阳辐射能量的有效控制,从而满足人类需求和达到节能的目的。
玻璃根据变色原理可分为四类,分别是热致变色玻璃、电致变色玻璃、光致变色玻璃以及气致变色玻璃。
这些变色效应不同的玻璃均可不同程度地实现对太阳光的调节。
本课题我们选用电致变色玻璃。
1969年,Deb.S.K.j等首次发现WO3,薄膜的电致变色现象。
随着人们的研究,逐步发现了很多具有电致变色性能的物质,并在调光玻璃上进行了广泛的研究和应用。
近年来,电致变色玻璃在智能窗的应用开发研究开展得非常活跃,这种由基础玻璃和电致变色系统组成的装置利用电致变色材料在电场作用下而引起的透光(或吸收)性能的可调性,可实现由人的意愿调节光照度的目的,同时,电致变色系统通过选择性地吸收或反射外界热辐射和阻止内部热扩散,可减少建筑物在夏季保持凉爽和冬季保持温暖而必须耗费的大量能源。
目前,研究较多的具有该功能的玻璃材料主要是液晶类和电色类。
液晶调光玻璃的基本结构是在玻璃基体中分散一些几个微米大小的液晶小盒,夹在透明导电膜之间,形成一种特殊的夹层结构。
它是一种透过性可变的功能玻璃,例如日本开发的瞬间调光玻璃HJ,就是在两片玻璃中间夹入液晶薄膜层,当通电时,靠液晶晶体重新排列的优良性能,可随入射光的强弱随时调节透光率,满足会议室等的采光要求。
在无电压作用时,液晶分子呈无规则排列,当光照射到玻璃时,光线发生强烈的散射,透明性消失;当在两层透明导电膜间施加电压后,光线直接透过而显示透明性。
有电致变色特性构造的玻璃装置,称为智能窗或敏感窗。
在电致变色玻璃结构中电致变色材料是其中的关键,一般可将电色材料分为两类。
一类是无机电致变色材料,多为过渡金属氧化物或其衍生物。
从目前的研究来看,WO3,是人们研究最为深入的材料。
例如,德国皮尔金顿公司研制出一种建筑用玻璃,玻璃表面镀了一层氧化钨,通过电压控制,可使玻璃产生由完全透明到深蓝色等各种颜色变化,室外阳光强度大时,玻璃颜色变深,阳光强度弱时玻璃颜色随之变透明,从而达到调光的目的。
另一类是有机电致变色材料,从结构上主要有各种有机杂环化合物、导电聚合物类、金属有机聚合物类和金属酞花菁类。
目前,研究和应用最普遍的是过渡金属氧化物,在一定条件下过渡金属氧化物离子价态发生转变,形成混合价态离子共存的状态,随着离子价态的变化,颜色也随之变化。
Zhang等分别对溶液和真空沉积薄膜镥系酞花菁(LuPc2)的近红外电致变色性能进行了研究。
结果发现,LuPc2是一类近红外电致变色材料,在光学衰减以及功能玻璃上有着潜在的应用。
马利等在不同的单体浓度和摩尔分率的条件下合成了聚苯胺一邻氨基苯甲酸、聚苯胺一邻甲氧基苯胺等,结果表明,溶解性好的共聚态聚苯胺可制得稳定性和电致变色性好的膜。
2、电子黑板发展趋势:
电子黑板是一种代替传统黑板的高科技电子产品,电子黑板采用稳定可靠的红外线感应定位技术、液晶示屏技术和计算机技术于一体,跟电子白板不同,它集成了投影机、电子白板、液晶电视、电脑等诸多办公设备功能,加上特殊的书写软件,使信息处理更为方便,演示更为生动,不需要复杂的安装调试,降低了系统成本。
电子黑板由以前的单点触摸发展到现今的多点触摸,使老师的教学由平面发展到空间,逐步实现了计算机与人类的交互使用,以前科幻电影的镜头正在逐步实现。
未来人们的生活将会伴随着电子黑板的应用。
电子黑板正逐步普及国内大中小学校以及培训机构和企业的商务应用中,在国外,西方和欧洲国家已基本实现学校的普及,相比之下,国内的完全普及还需要一段时间。
因此,相关行业人士认为,电子黑板,电子白板等多媒体科技教学设备在以后将会在中国进入大量普及的阶段,甚至会出现井喷现象。
这是必然趋势。
3、WO3变色材料:
三氧化钨(WO3)是最早发现的阴极变色材料,它性能稳定、光学调节度高、价格便宜、无明显毒副作用,因此,三氧化钨作为最具有实用价值的电致变色材料而倍受关注。
它的分子量为231.85,严格满足化学计量的三氧化钨的密度为7.16g/cm3,为无色透明的绝缘体,禁带宽度为2.9eV,晶体结构为类钙钛矿结构,钨原子在晶体中央,六个氧原子在顶点形成正八面体结构,如图所示。
由于氧缺陷造成的非化学计量的WO3-x为n型半导体,禁带宽度约为2.4eV。
三氧化钨晶体模型图
三氧化钨薄膜分为晶态和非晶态两种情况。
对于晶态的三氧化钨薄膜,它的八面体排列规则,各个晶体之间构成了四边形的空隙隧道,金属小离子的注入和抽出时通道较窄,变色的时候,着/退色响应较慢,但性能较稳定,对红外辐射的反射率高;非晶态的三氧化钨薄膜,是一种短程有序、长程无序的结构,其晶体排列呈三维的无序网状结构,其中包含了多种尺度的隧道,相对于晶态三氧化钨结构,这种宽大的隧道结构更有利于离子与电子的注入和抽出,因此具有良好的着/褪色响应和更好的光调节性能,成为了目前研究的重点。
第二阶段:
查找电致变色相关资料,从多种途径解决变色的记忆功能及擦除功能;
1、压感电致变色
①压电晶体:
有一类十分有趣的晶体,当你对它挤压或拉伸时,它的两端就会产生不同的电荷。
这种效应被称为压电效应。
能产生压电效应的晶体就叫压电晶体。
水晶(α-石英)是一种有名的压电晶体。
如果按一定方向对水晶晶体上切下的薄片施加压力,那么在此薄片上将会产生电荷。
如果按相反方向拉伸这一薄片,在此薄片上也会出现电荷,不过符号相反。
挤压或拉伸的力愈大,晶体上的电荷也会愈多。
如果在薄片的两端镀上电极,并通以交流电,那么薄片将会作周期性的伸长或缩短,即开始振动。
这种逆压电效应在科学技术中已得到了广泛的应用。
用水晶可以制作压电石英薄片,其面积不过数平方毫米,厚度则只有零点几毫米。
别小看这小小的晶片,它在无线电技术中却发挥着巨大作用。
如前所述,在交变电场中,这种薄片的振动频率丝毫不变。
这种稳定不变的振动正是无线电技术中控制频率所必须的,你家中的彩色电视机等许多电器设备中都有用压电晶片制作的滤波器,保证了图像和声音的清晰度。
你手上戴的石英电子表中有一个核心部件叫石英振子。
就是这个关键部件保证了石英表比其他机械表更高的走时准确度。
装有压电晶体元件的仪器使技术人员研究蒸汽机、内燃机及各种化工设备中压力的变化成为现实。
利用压电晶体甚至可以测量管道中流体的压力、大炮炮筒在发射炮弹时承受的压力以及炸弹爆炸时的瞬时压力等。
压电晶体还广泛应用于声音的再现、记录和传送。
安装在麦克风上的压电晶片会把声音的振动转变为电流的变化。
声波一碰到压电薄片,就会使薄片两端电极上产生电荷,其大小和符号随着声音的变化而变化。
这种压电晶片上电荷的变化,再通过电子装置,可以变成无线电波传到遥远的地方。
这些无线电波为收音机所接收,并通过安放在收音机喇叭上的压电晶体薄片的振动,又变成声音回荡在空中。
是不是可以这样说,麦克风中的压电晶片能“听得见”声音,而扬声器上的压电晶体薄片则会“说话”或“唱歌”。
②压电效应:
压电效应又称为电机械效应,可分为正压电效应和逆压电效应两类。
正压电效应是指某些特殊材料在外力作用下由于应变而产生表面电荷。
而具有压电效应的材料有无机材料和有机材料,常用的一般为压电陶瓷材料。
而有一种压电材料为锆钛酸铅(Pb(Zr,Ti)O3),当在合成锆钛酸铅时,掺入少量的La2O3会使材料变得透明,因此选用锆钛酸铅作为本项目的压电材料。
压电效应的原理是,如果对压电材料施加压力,它便会产生电位差(称之为正压电效应),反之施加电压,则产生机械应力(称为逆压电效应)。
如果压力是一种高频震动,则产生的就是高频电流。
压电材料可以因机械变形产生电场,也可以因电场作用产生机械变形,这种固有的机-电耦合效应使得压电材料在工程中得到了广泛的应用。
例如,压电材料已被用来制作智能结构,此类结构除具有自承载能力外,还具有自诊断性、自适应性和自修复性等功能。
以下是我们最开始设计的电致变色原理构思:
1、substrate(塑料或玻璃)2、透明导电层ITO3、电致变色层
4、电解质5、电子储存层6、透明导电层7、Substrate
1、方案描述
图1电致变色阵列结构方案
基于电致变色技术的方案如图1所示,在阵列结构的透明导电层与玻璃层之间增加压电晶体层,利用压电晶体轴向受压或拉,在两极产生电势差的特性,作为阵列单元变色的触发方式。
调理电路为逻辑门电路,当压力超过一定值时,输出高电平即可使阵列单元变色,而“粉笔”只需耐磨材料即可。
当需要擦除时,区域施加反向电动势即可。
优点:
“粉笔”采用任意普通耐磨材料即可,节能高效,没有导线,书写方便。
缺点:
无法单点操作阵列单元来实现擦除功能,需要区域擦除
2、压电晶体材料的选择
压电效应又称为电机械效应,可分为正压电效应和逆压电效应两类。
正压电效应是指某些特殊材料在外力作用下由于应变而产生表面电荷。
而具有压电效应的材料有无机材料和有机材料,常用的一般为压电陶瓷材料。
而有一种压电材料为锆钛酸铅(Pb(Zr,Ti)O3),当在合成锆钛酸铅时,掺入少量的La2O3会使材料变得透明,因此选用锆钛酸铅作为本项目的压电材料。
3、开关放大电路
电路由PNP及NPN两个三极管构成二级开关放大电路。
图2中给出的数值,可以将20mv的信号输出放大至5V。
图中:
V1模拟压电晶体,各外部电源为5V(也可更高,需根据最终设计而定)。
其基本原理为:
当V1为0V或电压小于10mV时,Q1截止,此时R4
(1)处的电压为5V。
当大于10mV时,Q1导通,则R4
(1)表现为低电平,进而PNP三极管导通,R5
(1)从低电平上升至4.5V以上。
若将电致变色玻璃的正电源端接入此处,则可实现变色。
问题:
响应速度?
图2压电晶体的开关电路
4、材料的选择
1、透明导电层ITO:
较合适的是ITO膜,即In3O3:
Sn(ITO)或SnO2:
Sn(ITO),其电阻为10欧姆/m2
2、电致变色层:
WO3或NiO膜,通过实验得到,WO3中加50%NiO的变色效果最佳
3、电解质IC:
比较常见的是LiNbO3LiFLiBO2Li3NLiTaO3均为固体
4、电子储存层:
常用的是CeO2-TiO2和NiO但是仍不是很理想,主要是经过多次循环后可逆性变得很差
WO3的变色电压为0.5-3.3V,大于3.3v后变色将不可逆,变色颜色为蓝色
问题:
透明导电膜ITO和电解质涂层的厚度大约只有0.1毫米,所以这7层结构叠加后看上去和普通玻璃无异,但是这七层结构的黏贴是目前的技术难题,并且如何使这块黑板像素化,和通过什么机制触发电致变,都是目前需要解决的问题。
②有机电致变色
有机小分子变色材料的典型代表就是紫罗精类化合物,该类物质在氧化还原过程中会出现颜色变换,所以又属于氧化还原型化合物。
一般情况下,中性态紫罗精类化合物由于自身结构特殊性,分子内部电子迁移受到禁阻,因此颜色较浅。
随着施加电位的提高,中性态结构逐渐向部分氧化态转变,最终生成稳定的二价阳离子形式,该状态下呈现无色。
由于分子间存在强烈的光电转移,使得单价阳离子颜色最深。
除去以上两种方案,我们还考虑了光致变色这一原理。
非晶体的WO3在KrF激光的照射下变成紫色,再被Nd-Y-Al石榴石激光照射下可以变为无色,但造价昂贵。
目前市面上有一种可以检测紫外线强度的的链子,可以通过光的强度和光的波长来做黑板的材料,但是很容易受到外界光的干扰,所以不推荐。
第三阶段:
因之前考虑选用材料陶瓷作为晶格显像,但其所占面积过大,不能满足之前设想的像素化显示要求,所以,我们小组讨论后决定更换另一种晶格显像方式:
随着微加工技术的进步,越来越多的设计者利用表面微加工工艺制作了低阈值的悬臂梁开关。
悬臂梁式的射频开关的插入损耗和隔离度fl6。
上图所示的射频开关需要的驱动电压为28V,开关速度为30stF。
最大的电流承载能力微200mA。
开关的直流电阻约为.022Q。
图1.7中显示了在100MHz到4GHz的范围内,开关的插入损耗和隔离度大小。
悬臂梁型微机械开关,Peterson设计的微机械射频开关的结构尺寸为:
510:
层厚度是0.35μm,Cr/Au层的厚度是40nm,外延硅的厚度是5-7μm,悬臂梁的长度为75μm。
测试结果为:
开关速度为50μms,阈值电压约为60V,开关的接触电阻约为5。
薄膜型微机械开关
薄膜型的微机械射频开关的可动部件是一层薄的金属膜,在静电场中静电力的作用下移动`。
以C.Goldsmiht为代表的科学家在早期从事这方面的研究。
薄膜悬空于衬底上约4μm高度处。
在第一层金属层上面的电介质层(氮化硅)的厚度约为0.1μm。
没有施加驱动电压的时候,由于上下金属层之间的空气间隙,薄膜开关呈现高阻。
当施加了驱动电压的时候,上下电极之间形成静电场。
在静电力的作用下,薄膜发生弯曲。
当它与下电极接触时,形成电容短路。
开关的开/关是由开关的两个状态下的电容值共同决定的。
尽管这种结构的开关在开关的时候有物理上的接触,但是由于是不同种材料(导体和绝缘体),并且在接触的地方没有电流流过,所以粘滞的问题就没有那么明显了。
与电介质接触的薄膜的粗糙度对电容值的大小有很大的要求。
旋转型微机械开关
一个以GaAs为衬底的静电驱动旋转型微波开关。
开关的活动方式与硅微马达十分类似。
当开关处于闭合的状态时,开关相当于一根有较低插入损耗和反射度的特征阻抗为50Q的传输线。
当开关处于断开的状态时,开关具有较高的隔离度。
这是文献中报道的第一个这种结构的开关,它有较好的射频性能。
在2GHz到45GHZ的频率范围内,插入损耗小于0.4dB,隔离度优于35dB。
可是有较高的驱动
电压,约为80V-200V。
这是由定子和转子之间的电容大小来决定的。
可以通过增加
转子的长度来减小输入端和输出端构成的耦合电容值,来降低驱动电压。
基于硅衬底的新型射频微机械开关
平板型微机械开关
这种结构的开关是通过悬空在传输线上的平板,在静电的作用下上下运动来实现的。
分别采用了蛇型梁和悬臂梁两种结构制作出了电容式开关。
驱动电压为15V。
为了提高开关的稳定性,在可动的开关平面上制作了一个电极,使得开关能够可靠的闭合和断开。
在40GHz的频率条件下,隔离度优于30dB;在20GHz的频率条件下,插入损耗低于0.2dB。
平板型微机械开关被制作成了一种铰链结构的开关,有较低的驱动电压(14-17v)。
在没有施加电压的时候,开关处于断开的状态。
在上电极上施加驱动电压时,开关处于闭合的状态。
在图中分别表示开关在开和关的状态。
在.0.25GHz到40GHz的频率范围内,插入损耗约为0.2dB,隔离度为27dB。
微动机械开关的可行性分析
剥离技术
在金属层的制备中,剥离技术是一种常用的方式。
相对于普通的沉积,刻蚀工艺来说,剥离具有过程简单、可控度高等特点。
但是一般来讲,通过剥离技术制备的金属层厚度有限,通常只能为100μm。
剥离技术的过程可以通过图3.1来表示。
离子束腐蚀(Ion一Beam一Eteh)技术
离子束腐蚀是一种利用惰性离子进行的物理腐蚀。
在离子束腐蚀中,被腐蚀的衬底和产生离子的等离子区在空间上是分离的,衬底位于高真空中(<10^-2P),在于真空室相邻的空间,以相对较低的压力触发气体放电。
由于可在很低压力下维持气体放电,电子的路径被加长,通过磁场强迫电子在一个螺旋轨道上运动。
等离子区产生的10%一30%的离子通过热运动可以到达由两个加速栅组成的装置,通过它们之间的高电压区,被加速到衬底板上。
达到腐蚀衬底的目的。
牺牲层技术
牺牲层技术是表面微机械加工的一个重要组成部分。
通常将两层薄膜中的下面一层腐蚀掉,只保留上面的一层,这种技术被称为牺牲层腐蚀技术,又称为分离层腐蚀技术。
通过牺牲层的沉积,到最后腐蚀牺牲层,来达到制作悬空结构的目的。
通过以上几种关键技术以及常用的微机械加工技术(如:
氧化、光刻等)的紧密结合,确定出射频微机械开关的工艺制作步骤。
使用于电致变色显示屏的微动机械开关结构设计
与电容式的微动机械开关不同,在电容式的微机械开关的结构设计中是通过阈值电压所产生的静电来触发微动开关的开/关,而在我们所设计的电致变色显示屏中,触发微动开关的是按压屏幕时所产生的机械力。
因此材料的电学性质不再对开关的动态特性产生影响,因此我们需要对电致变色显示屏的微动机械开关进行全新的结构设计。
在经过多种微动开关的结构的尝试和分析之后,最终选择使用两个成一组的悬臂梁结构来作为电致变色显示屏的微动开关结构。
选择(100)晶向的硅片作为衬底材料。
在带有掩埋+P层和较轻掺杂外延层的硅片上生长热SiO2层,它的厚度将决定悬臂梁和+P层之间的距离。
接着在SiO2层上淀积Cr/Au导电层,作为开关的上电极。
淀积两层光刻胶并形成图形,形成不同高度的牺牲层,这将决定上下电极之间的高度差。
然后溅射Cr/Au层,作为电镀Au的种子层。
使用光刻胶作为部分电镀的掩膜,电镀Au。
去除电镀掩膜用的光刻胶后,用腐蚀液去除Cr/Au种子层。
最后去除牺牲层,释放结构,形成活动的悬臂梁。
下图为单个悬臂梁开关结构。
使用于电致变色显示屏的微动机械开关的原理分析
电极1和电极2分别连接电致变色阵列中的两个透明导电层ITO,电极4和电极5常通正向电压,而电极3和电极6连接电致变色黑板的擦除键,按动擦除键后通反向电压。
当电致变色模块上方产生压力时电极4和电极5接入电压3v,则会发生以下反应WO3+Xm+xe=MxWO3;Ni(OH)2=NiOOH+e电致变色层与电子储存层之间发生了电子的转移,致使电致变色层变色,而当压力消除后,两个悬臂梁结构微动开关复位断开,这时虽然电致变色模块的电极1和2间电压消失,但是由于电致变色材料本身的化学材料特性材料将保持变色后的状态。
而当用户按动擦除键后,电极1和2间接入反向电压后,受反向电压的作用发生逆反应,电子从电子储存层重新回到电致变色层,这时电致变色模块恢复。
这一过程相当于当手指在黑板上划过后,经过按压的像素点发生变色反应,而当按压擦除键后,发生变色的像素点受反向电压作用而褪色。
从而达到无尘环保黑板从写字再到擦除等一系列功能。
第四阶段:
为解决黑板反光问题,我们决定从偏光膜的种类及发展进行调研,确定我们使用的材料;
(1)金属偏光膜
将金、银、铁等金属盐吸附在高分子薄膜上,再加以还原,使棒状金属有起偏的能力,现在已不使用这种方法生产。
(2)碘系偏光膜
PVA与碘分子所组成,为现今生产偏光膜最主要的方法。
(3)染料系偏光膜
将具有二色性的有机染料吸着在PVA上,并加以延伸定向,使之具有偏旋光性能。
(4)聚乙烯偏光膜
用酸为触媒,将PVA脱水,使PVA分子中含一定量乙烯结构,再加以延伸定向,使之具有偏旋光性能。
六、最终方案
通过多次实验,我们最终采用从市面购买一种反射型胆甾相液晶显示器件。
对P态胆甾相液晶施加一定强度的电场,则胆甾相液晶可以从P态转换为FC态,如图1-2(b)所示,这是一种多畴结构,其螺旋轴分布杂乱无章,基本取向于
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