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Aug 13, 2023

유연한 핀과 액체 방울로 제어되는 디스플레이는 LED 스크린보다 더 다양하고 효율적입니다.

카멜레온이나 문어와 같은 동물의 변화하는 피부에서 영감을 받은 엔지니어들 작성자: Published Champaign, Ill. — 색상을 변경하고 정보를 전달하며 심지어 가려진 상태로 보낼 수도 있는 유연한 디스플레이

카멜레온이나 문어와 같은 동물의 변화하는 피부에서 영감을 얻은 엔지니어

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일리노이주 어바나-샴페인 대학(University of Illinois Urbana-Champaign)의 새로운 연구 덕분에 색상을 바꾸고, 정보를 전달하고, 적외선을 통해 가려진 메시지까지 보낼 수 있는 유연한 디스플레이가 이제 가능해졌습니다. 카멜레온이나 문어와 같은 동물의 피부 변형에서 영감을 받은 엔지니어들은 모세관으로 제어되는 로봇 날개 지느러미를 개발하여 발광 장치보다 에너지 효율이 1,000배 더 높은 전환 가능한 광학 및 적외선 다중 픽셀 디스플레이를 만들었습니다.

일리노이 대학교 어바나-샴페인(Urban-Champaign) 엔지니어들은 유연한 핀, 다양한 온도, 다양한 방향으로 배열되어 이미지를 생성할 수 있는 액체 방울을 사용하는 새로운 종류의 디스플레이 화면을 개발했습니다. 제어는 꽃이 피는 것을 시뮬레이션하는 것과 같은 복잡한 동작을 달성할 수 있을 만큼 정확합니다. 이미지 제공: Sameh Tawfick.

연구원 Sameh Tawfick의 초상Sameh Tawfick 이미지 제공: 기계 공학 및 과학

기계 과학 및 공학 교수인 Sameh Tawfick이 주도한 새로운 연구는 구부릴 수 있는 지느러미와 유체가 작은 유체로 채워진 픽셀의 부피와 온도를 제어하여 직선 또는 구부러짐, 뜨겁고 차가운 사이를 동시에 전환할 수 있는 방법을 보여줍니다. 픽셀 내의 유체 부피를 변화시키면 플랩이 뒤집히는 방향이 바뀔 수 있으며(구식 플립 시계와 유사), 온도를 변화시키면 픽셀이 적외선 에너지를 통해 통신할 수 있습니다.

연구 결과는 Science Advances 저널에 게재되었습니다.

탄성과 모세관력의 상호 작용(또는 탄성-모세관 현상)에 대한 Tawfick의 관심은 대학원생 때부터 시작되어 모발 습윤의 기초 과학을 포괄하고 일리노이에서 소프트 로봇 디스플레이에 대한 연구로 이어졌습니다.

Tawfick은 "탄성 모세혈관 현상의 일상적인 예는 우리가 샤워할 때 머리카락에 일어나는 일입니다."라고 말했습니다. "머리카락이 젖으면 모세관력이 가해지고 건조되면 풀려나면서 서로 달라붙고 구부러지거나 뭉치게 됩니다."

실험실에서 팀은 픽셀이 액체로 채워지고 작은 펌프 시스템을 사용하여 배수될 때 구부러지는 유연한 폴리머로 만들어진 핀이 포함된 몇 밀리미터 크기의 작은 상자 또는 픽셀을 만들었습니다. 픽셀은 단일 또는 다중 핀을 가질 수 있으며 정보를 전달하기 위한 디스플레이를 형성하는 어레이로 배열된다고 Tawfick은 말했습니다.

Tawfick은 "우리는 입방형 픽셀 상자에만 국한되지 않습니다."라고 말했습니다. “핀을 다양한 방향으로 배열하여 곡면을 따라 다양한 이미지를 만들 수 있습니다. 제어는 꽃이 피는 것을 시뮬레이션하는 것과 같은 복잡한 동작을 구현할 수 있을 만큼 정확합니다.”

연구에 따르면 새로운 디스플레이의 또 다른 특징은 인간의 눈으로 볼 수 있는 신호와 적외선 카메라로만 볼 수 있는 신호 등 두 가지 신호를 동시에 보내는 기능이라고 합니다.

"OK"와 "NO"라는 단어의 동시 광학 및 적외선 신호 표시의 개략도. 그래픽에서 콜드 픽셀은 파란색으로 표시되고 핫 픽셀은 분홍색으로 표시됩니다. 그래픽 제공: Sameh Tawfick.

Tawfick은 “이러한 개별 물방울의 온도를 제어할 수 있기 때문에 적외선 장치를 통해서만 볼 수 있는 메시지를 표시할 수 있습니다. 또는 동시에 두 가지 다른 메시지를 보낼 수도 있습니다.”라고 말했습니다.

그러나 새로운 디스플레이에는 몇 가지 제한 사항이 있다고 Tawfick은 말했습니다.

새로운 장치를 제작하는 동안 팀은 픽셀 유체를 제어하는 ​​데 필요한 작은 펌프가 상업적으로 이용 가능하지 않으며 전체 장치가 중력에 민감하다는 사실을 발견했습니다. 즉, 수평 위치에서만 작동한다는 의미입니다.

Tawfick은 “디스플레이를 90도 회전시키면 성능이 크게 저하되어 광고판이나 기타 대중을 대상으로 하는 표지판에 해로운 영향을 미칩니다.”라고 말했습니다. “좋은 소식은 창문에 빗방울이 붙어도 떨어지지 않는 것처럼 액체 방울이 충분히 작아지면 중력에 둔감해진다는 것입니다. 우리는 5배 더 작은 액체 방울을 사용하면 중력이 더 이상 문제가 되지 않는다는 것을 발견했습니다.”