Blog

Aug 13, 2023

Les écrans contrôlés par des ailettes flexibles et des gouttelettes de liquide sont plus polyvalents et efficaces que les écrans LED

Des ingénieurs inspirés par la transformation de la peau d'animaux comme les caméléons et les poulpes Par Publishing Champaign, Illinois — Des écrans flexibles qui peuvent changer de couleur, transmettre des informations et même envoyer des messages voilés

Des ingénieurs inspirés par la transformation de la peau d'animaux comme les caméléons et les poulpes

Par

Publié

Champaign, Illinois — Des écrans flexibles capables de changer de couleur, de transmettre des informations et même d'envoyer des messages voilés via un rayonnement infrarouge sont désormais possibles, grâce à une nouvelle recherche de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign. Des ingénieurs inspirés par la transformation de la peau d'animaux comme les caméléons et les poulpes ont développé des ailettes robotisées à battement contrôlées par capillaire pour créer des écrans multipixels commutables à lumière optique et infrarouge qui sont 1 000 fois plus économes en énergie que les appareils électroluminescents.

Les ingénieurs d'Urbana-Champaign de l'Université de l'Illinois ont développé une nouvelle génération d'écrans d'affichage utilisant des ailettes flexibles, des températures variables et des gouttelettes de liquide pouvant être disposées dans diverses orientations pour créer des images. Le contrôle est suffisamment précis pour réaliser des mouvements complexes, comme simuler l’ouverture d’une fleur. Image fournie par Sameh Tawfick.

Portrait du chercheur Sameh TawfickSameh Tawfick Image fournie avec l'aimable autorisation de l'ingénierie mécanique et des sciences

La nouvelle étude menée par Sameh Tawfick, professeur de sciences mécaniques et d'ingénierie, démontre comment les ailerons et les fluides pliables peuvent simultanément basculer entre droits ou courbés et chaud et froid en contrôlant le volume et la température de minuscules pixels remplis de liquide. La variation du volume de fluides à l’intérieur des pixels peut modifier la direction dans laquelle les volets se retournent – ​​à l’instar des horloges à bascule à l’ancienne – et la variation de la température permet aux pixels de communiquer via l’énergie infrarouge.

Les résultats de l'étude sont publiés dans la revue Science Advances.

L'intérêt de Tawfick pour l'interaction des forces élastiques et capillaires - ou élasto-capillarité - a commencé alors qu'il était étudiant diplômé, s'est étendu à la science fondamentale du mouillage des cheveux et a conduit à ses recherches sur les écrans robotiques souples dans l'Illinois.

"Un exemple quotidien d'élastocapillarité est ce qui arrive à nos cheveux lorsque nous prenons une douche", a déclaré Tawfick. "Lorsque nos cheveux sont mouillés, ils collent ensemble et se plient ou se regroupent lorsque les forces capillaires sont appliquées et libérées lorsqu'ils sèchent."

En laboratoire, l’équipe a créé de petites boîtes, ou pixels, de quelques millimètres, contenant des ailettes en polymère flexible qui se plient lorsque les pixels sont remplis de liquide et vidés à l’aide d’un système de minuscules pompes. Les pixels peuvent avoir une ou plusieurs ailettes et sont disposés en réseaux qui forment un écran pour transmettre des informations, a déclaré Tawfick.

"Nous ne sommes pas non plus limités aux boîtes de pixels cubes", a déclaré Tawfick. « Les ailettes peuvent être disposées dans différentes orientations pour créer différentes images, même le long de surfaces courbes. Le contrôle est suffisamment précis pour réaliser des mouvements complexes, comme simuler l’éclosion d’une fleur.

L'étude rapporte qu'une autre caractéristique des nouveaux écrans est la capacité d'envoyer deux signaux simultanés : un qui peut être vu à l'œil humain et un autre qui ne peut être vu qu'avec une caméra infrarouge.

Un schéma de l'affichage simultané des signaux optiques et infrarouges des mots « OK » et « NON ». Dans le graphique, les pixels froids sont indiqués par une couleur bleue et les pixels chauds sont indiqués par une couleur rose. Graphique avec l'aimable autorisation de Sameh Tawfick.

"Comme nous pouvons contrôler la température de ces gouttelettes individuelles, nous pouvons afficher des messages qui ne peuvent être vus qu'à l'aide d'un appareil infrarouge", a déclaré Tawfick. "Ou nous pouvons envoyer deux messages différents en même temps."

Cependant, les nouveaux écrans présentent quelques limites, a déclaré Tawfick.

Lors de la construction des nouveaux appareils, l’équipe a découvert que les minuscules pompes nécessaires au contrôle des fluides des pixels n’étaient pas disponibles dans le commerce et que l’ensemble de l’appareil est sensible à la gravité, ce qui signifie qu’il ne fonctionne qu’en position horizontale.

"Une fois que nous tournons l'écran de 90 degrés, les performances sont considérablement dégradées, ce qui est préjudiciable aux applications telles que les panneaux d'affichage et autres panneaux destinés au public", a déclaré Tawfick. « La bonne nouvelle, c'est que nous savons que lorsque les gouttelettes de liquide deviennent suffisamment petites, elles deviennent insensibles à la gravité, comme lorsque vous voyez une gouttelette de pluie collée sur votre fenêtre et qu'elle ne tombe pas. Nous avons constaté que si nous utilisons des gouttelettes de liquide cinq fois plus petites, la gravité ne sera plus un problème.