LED 스크린보다 다재다능하고 효율적인 유연한 핀과 액체 방울로 제어되는 디 스플레이

일리노이 대학교 어바나-섐페인 대학(University of Illinois Urbana-Champaign)의 새로운 연구 덕분에 색상을 변경하고 정보를 전달하며 적외선을 통해 가려진 메시지를 보낼 수 있는 유연한 디스플레이가 이제 가능해졌습니다. 카멜레온과 문어와 같은 동물의 변태 피부에서 영감을 받은 엔지니어들은 발광 장치보다 1,000배 더 에너지 효율적인 전환 가능한 광학 및 적외선 멀티픽셀 디스플레이를 만들기 위해 모세관 제어 로봇 날개 지느러미를 개발했습니다.

기계 과학 및 공학 교수인 Sameh Tawfick이 이끄는 새로운 연구는 구부릴 수 있는 핀과 유체가 작은 유체로 채워진 픽셀의 부피와 온도를 제어함으로써 어떻게 직선 또는 구부러짐과 뜨겁고 차가운 사이를 동시에 전환할 수 있는지 보여줍니다. 픽셀 내의 유체의 양을 변경하면 구식 플립 시계와 마찬가지로 플랩이 뒤집히는 방향을 변경할 수 있으며 온도를 변경하면 픽셀이 적외선 에너지를 통해 통신할 수 있습니다.

연구 결과는 저널에 게재됩니다. 과학은 발전합니다.

탄성력과 모세관력의 상호작용(또는 탄성 모세관 현상)에 대한 Tawfick의 관심은 대학원생 시절부터 시작되어 모발 젖음의 기초 과학에 걸쳐 일리노이에서 소프트 로봇 디스플레이에 대한 연구로 이어졌습니다.

“탄력 모세관 현상의 일상적인 예는 우리가 샤워를 할 때 머리카락에 일어나는 일입니다.”라고 Tawfick은 말했습니다. “머리카락이 젖으면 모세관력이 가해지면서 머리카락이 서로 달라붙고 구부러지거나 묶입니다.”

실험실에서 팀은 픽셀이 액체로 채워지고 작은 펌프 시스템을 사용하여 배출될 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 위해 디스플레이를 형성하는 어레이로 배열된다고 Tawfick은 말했습니다.

Tawfick은 “우리는 입방체 픽셀 상자에 국한되지 않습니다.”라고 말했습니다. “지느러미는 곡면을 따라 다양한 이미지를 생성하기 위해 다양한 방향으로 배열될 수 있습니다. 컨트롤은 꽃이 피는 것을 시뮬레이션하는 것과 같은 복잡한 동작을 달성할 수 있을 만큼 충분히 정확합니다.”

연구에 따르면 새로운 디스플레이의 또 다른 기능은 육안으로 볼 수 있는 신호와 적외선 카메라로만 볼 수 있는 신호 두 가지를 동시에 보내는 기능입니다.

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 것을 발견했습니다. 즉, 수평 위치에서만 작동한다는 의미입니다.

Tawfick은 “디스플레이를 90도로 돌리면 성능이 크게 저하되어 빌보드 및 기타 공공 표지판과 같은 응용 프로그램에 해를 끼칩니다.”라고 말했습니다. “좋은 소식은 우리는 액체 방울이 충분히 작아지면 빗방울이 창문에 붙어도 떨어지지 않는 것처럼 중력에 둔감해진다는 것을 알고 있습니다. 우리는 액체 방울을 사용하면 5배 더 작아지면 중력은 더 이상 문제가 되지 않을 것입니다.”

팀은 물방울에 대한 중력의 효과 뒤에 숨겨진 과학이 잘 이해되어 있기 때문에 새로운 기술의 다음 적용을 위한 초점을 제공할 것이라고 말했습니다.

Tawfick은 이 기술이 대형 반사 디스플레이의 큰 시장 공간에 신선한 아이디어를 제공하기 때문에 이 기술이 어디로 향하는지 보게 되어 매우 기쁩니다. “우리는 최소한의 에너지를 필요로 하고 확장이 가능하며 곡면에 배치할 수 있을 만큼 유연하기까지 한 완전히 새로운 유형의 디스플레이를 개발했습니다.”

일리노이주 연구원인 하종현, 김윤성, 리청장, 황종현, 스제 차이 렁, 라이언 시우도 이번 연구에 참여했다.

공군 과학 연구실과 국립 과학 재단이 이 연구를 지원했습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/07/230701135752.htm