论文综述--电子纸用二氧化硅的硅烷化改性研究

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1、 本科生毕业设计（论文）论文综述本科生毕业设计（论文）论文综述 学学 院院 专专 业业 印刷工程 导导 师师 学学 生生 学学 号号 电子纸用二氧化硅的硅烷化 改性研究 1 绪 论 1.1 目的意义 随着计算机技术时代的发展， 人们在接受或传递信息时， 不断要求信息的及时性。 而为了保存的信息随时可以阅读，追求像口袋大小的显示器将会成为新时代的主流 1。为了获取信息，人们采用的方式多种多样，无论是在图形、图像，还是在声音、 文字上对显示器的要求不断地在研究改进。在最近几年里，电子墨水的研究与发展备 受瞩目2。电子墨水(又称电子纸(electronic paper)或数字纸(digital pa

2、per)3是一种 超轻、超薄的显示屏，因能像报纸一样折叠起来,携带更加方便4。它不仅具有节约能 源、无废热散发、无电磁辐射、节约纸张等工业原材料的优点5；还具有低廉的成本、 不需要屏幕刷新等优点6。但电子墨水的发展仍存在着诸多不足之处，如不仅彩色化 显示仍处于试验研究，而且在生产、量产性较低、价格较高、反应时间较慢（也是主 要的研究方向）等方面也存在不足7。电子墨水反应的时间也就是显示时间。在众多 显示方式中，如电泳显示、液晶显示8、.双色球显示、磁性微胶囊材料显示中。由于 电泳显示器（EPID）具有宽阔的阅读范围的特点，同时还具有灵活、低消耗信息记 录的特点，因此备受作为电子墨水常采用的显示

3、方式9。对于电泳显示来说，主要包 括微胶囊显示和微杯电泳显示这两种显示方式，但相对于微杯显示来说，微胶囊电泳 显示更受到欢迎10。 因为相对于微胶囊化的电子墨水在显示器上不仅具有双稳态、 低 功耗、宽视角的优点，同时在具有高对比度、反射型显示的特点上也存在着自身的优 点11。其工作原理如下： 微胶囊电泳显示的工作原理：当电流向上极板通电时，微胶囊内的白色颗粒向上 极板运动，黑色颗粒向下极板运动，使得上极板呈现白色；而当电流向相反方向运动 时，微胶囊内的白色颗粒向下极板运动，黑色颗粒向上极板运动，使得上极板呈现黑 色。随着外加电流使得电场发生转换，从而微胶囊电泳显示可通过转换不同的颜色来 实现图

4、文的显示12。 微胶囊电泳是一种新型的柔性显示材料， 由具有化学相容性的多 相如：电泳颗粒（粒径在 2um-8um 之间） 、分散介质、染料、电荷控制剂和稳定剂等 材料组成5。而其中起图像构成作用的材料是分散在微胶囊中的电泳颗粒，它的性能 直接影响到电子墨水显示器的对比度和响应时间。 因为电泳粒子在电子墨水显示中以 作为显色粒子形成图像的作用存在， 所以是电子墨水的重要组成部分之一13。 电子墨 水的寿命和显示性能是由电泳粒子在悬浮液中的稳定性和电泳迁移速度直接决定的， 因此对电泳颗粒的选择、制备十分重要。而电泳粒子的选择又比较灵活，它可以是任 何一种带电粒子，也可以是一种容易获得电荷的粒子，

5、如单一颜料粒子(白色颗粒或 炭黑颗粒)或者各种复合粒子都可以选择。根据电子纸对电泳粒子的要求，目前主要 通过表面吸附、化学键合或聚合合成等方法制备出各种不同类型的电泳粒子。粒子的 类型可以分为颜料型电泳粒子、核壳复合型电泳粒子、胶囊型电泳粒子和聚合物型电 泳粒子等四种类型13。 目前颗粒颜色主要有白色、黑色，还有彩色。但是由于彩色颗粒仍处在实验的阶 段，并没能在生产中使用，所以主要使用的是白色和黑色颗粒。目前在文献中还是在 专利中，常用的黑色电泳颗粒分散在液体石蜡中作为黑色颜料、包覆有黑色颜料(苏 丹黑 B)的聚合物球或者亚铬酸铜黑色颗粒(为降低密度，表面包裹二氧化硅层或高聚 合物层)。虽然在

6、油墨、涂料等领域中，碳黑已作为一种重要黑色颜料存在，但是由 于碳黑自身的密度太小(0.8g/cm3)，并不适合应用在电泳显示器上。所以碳黑颗粒需 要进行表面的改性14。然而对于白色颗粒来说恰恰相反，白色颗粒的密度过大，需要 进行表面改性或是通过聚合物进行包裹来减少颗粒在显示上的密度。 对于白色颗粒的选用，近年的研究中多选用 TiO2或 SiO2作为电泳颗粒。两种颗 粒优势在于介电系数高、折射率高、色泽洁白、化学稳定性高，并且具有良好的光学 性能是理想的白色显示材料；但由于其密度较大，长时间放置易从电泳显示液中沉淀 析出，从一定的程度上降低了电子墨水的显示质量，因此利用不同的改性方法进行颗 粒表面的改善来降低沉淀，从而提高电子墨水的显示质量。 尽管目前主要采用的是二氧化钛作为电泳颗粒进行研究， 但二氧化硅相对于二氧 化钛来说，其也有自身的优势。球形 SiO2颗粒的优点有：白度高，化学稳定性好， 而且具有多孔表面易于吸附改性，适