微流控裝置的創新應用：柔性彩色顯示屏
據麥姆斯咨詢報道，一項新研究詳細介紹了一種柔性反光多色顯示系統的開發，該系統不需要持續的能量供應來保持色彩。該研究旨在找到可持續彩色顯示器的未來應用，并替代當前用于多色信息和圖像的電子顯示標志。
該裝置的設計和制作原理圖：該微流控裝置由PDMS聚合物材料制作而成，使用標準光刻制備技術形成像素圖案化微通道。微流控裝置內的壓力由計算機控制的微閥系統調節，微閥由電磁閥、真空泵和空氣調節器組成。開關控制由MATLAB編程，表壓由內置調節器控制。
據麥姆斯咨詢報道，由Kazuhiro Kobayashi和Hiroaki Onoe在《微系統與納米工程》（Microsystems and Nanoengineering）上刊載的一項新研究，詳細介紹了一種柔性反光多色顯示系統的開發，該系統不需要持續的能量供應來保持色彩。該研究旨在找到可持續彩色顯示器的未來應用，并替代當前用于多色信息和圖像的電子顯示標志。雖然該系統的設計理念源于電子紙或看起來像紙上印刷（為智能穿戴而開發）的柔性電子產品，但是提出的方法僅依賴于在柔性聚合物上精確制備的微流控裝置，按順序引入彩色水滴和氣穴，以穩定形成沒有能耗的位圖。
該方法也脫離了現有的液晶或有機發光二極管（OLED）技術，這兩種技術會消耗發光像素水平的能量。而本技術將微流控水滴隊列作為柔性反光顯示器。該系統的工作原理基于一種具有抽吸負壓功能的旋轉液體選擇器，沿預期方向驅動液滴并形成預設的多色標志。
這款微流控裝置中的微通道由柔性聚合物聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane, PDMS）制作而成，該材料在可見光下具有透明和透氣的性質。研究人員使用軟刻蝕和鍵合技術來創建PDMS-PDMS微通道，其像素圖案直徑為400~800微米，高度為50~200微米。在器件結構中，圖案通過寬度為100~200微米的線性通道連接。由于該材料可以滲透空氣和氣容性物質，因此微通道內會沉積薄Parylene（聚對二甲苯）層（50納米厚），以防止空氣和水的泄露和蒸發。
制作彩色顯示裝置，a）具有7 x 13顯示像素（25dpi）的彎曲微通道。入口和出口與液體連接器和抽吸系統連接，b）構成微通道的淚滴狀像素微觀圖像，照射在裝置表面的可見光生成每個像素上的白點，c）微通道的橫截面圖中，parylene薄膜沉積在微通道中以防止空氣泄漏。
為了制造出優化的像素尺寸，研究人員設計了微通道結構和水分流失之間的關系，以便液滴在微流控裝置中前進時能夠保持特定量的染色水。該裝置的設計和優化包括測量驅動染色液滴通過微通道時所需的最小壓差。微流控裝置抽吸系統內的壓力由計算機輔助閥系統控制，開關控制則使用MATLAB編程。此外，顏色轉換和液滴控制的能力將以單個像素水平進行評估，以優化圖像顯示。液滴位置與負壓施加時間之間的關系也被優化，以表明該裝置可以在單像素水平進行控制。
觀察液滴位置和負壓施加時間的關系，以在單像素水平控制液滴的位置
研究過程中，以該方法在鋸齒形微通道中創建了一系列圖像，作為測試所提出的柔性多彩反光顯示器概念的原理證明。通過停止抽吸系統可以保持色彩，在此期間，無需提供能量即可保持色彩顯示的方向。
三色點陣的原理驗證，a）微通道上顯示多色條紋圖案（垂直和水平對齊），b-c）基于微流控裝置反光顯示的可視化位圖字符‘A’和‘T’，d-g）測試顯示器的柔性，維持原始結構以保持多色顯示。
實驗結果驗證了該系統可以顯示多色反光圖像，如推理一般不需要消耗能量就能保持圖像。圖像經久耐用，在扭曲后仍能保持其位置，展現了原始多色結構的柔性和恢復能力。研究人員預測，未來可能會在機器人皮膚、衣服和日常配件中，挖掘這種柔性且無能耗的顯示系統的創新應用。
在柔性PDMS微通道上觀察原始尺寸多色顯示器的柔性、恢復和保持能力