作者:Thamarasee Jeewandara，科学X网络，物理
（同organic）有机 互穿水凝胶网络BCP聚碳酸酯的制备
(一)互穿水凝胶网络嵌段共聚物光子晶体制作工艺示意图(IHN BCP个人电脑)
(二)经乙醇溶胀后干燥的聚苯乙烯-硼-磷酸二氢钾薄膜的表面形态
学分:科学进步，doi: 10
1126/sciadv
abb5769 根据一项新的研究，一种新颖的三维(3-D)无触摸交互式显示器可以通过检测环境相对湿度的细微变化，根据用户手指与屏幕的距离来改变颜色
这项技术可能会在可穿戴电子产品和电子皮肤(电子皮肤)中找到未来的应用，电子皮肤人工模拟人类皮肤感知压力、温度和湿度的能力
虽然科学家已经开发出了各种交互式触摸显示器，但其中大多数涉及光发射强度或铬反射响应刺激的变化，而不是颜色的变化，这可以提供更引人注目和独特的视觉反馈
为了开发一种基于结构颜色变化的非接触式交互式显示器，韩国和美国的材料科学、纳米工程和化学工程的韩素康和同事
S
，设计了一种新的显示器，在光子晶体中使用化学交联的互穿水凝胶网络层，当手指从表面移动1到15毫米时，光子晶体会对水蒸气的变化做出响应
这个过程可以改变它的表面结构，产生蓝色、绿色和橙色
研究人员随后展示了通过将光子晶体薄膜从硅表面换成一张一美元的印刷钞票，将它从一个基板转移到另一个基板的可能性
通过将离子液体掺杂剂(改变半导体的电特性)结合成印刷油墨，研究人员注意到该技术在可印刷和可重写显示器上的应用
用户交互显示器(UIDs)促进了可感知的不可见信息的可视化，例如触摸、气味和声音，在适合未来超连接社会的可穿戴和可拼接电子产品中具有潜在的应用
对能够人工模拟人体皮肤来感知温度、压力和湿度的电子皮肤的巨大需求已经导致了各种人机交互触摸显示器的发展
需要一种触摸平台来在三维交互式无触摸显示器上可视化无触摸刺激
康等
设想一种对刺激敏感、低功耗、反射模式、可见光范围的光子晶体结构色，以满足用户交互式三维无触摸显示器的工程要求
科学家们开发了一种可打印的三维非接触式交互式显示器，使用吸湿离子液体墨水，其结构颜色相对于湿度容易变化
作为概念的证明，他们展示了从手指到胶片的非接触式显示中，从人的手指(湿度)发出的水蒸气的三维位置感应，以及在可穿戴电子设备中的新兴应用
互穿水凝胶网络嵌段共聚物光子晶体
(一)BCP电脑显示器的示意图，带有多级反射屏幕
BCP聚碳酸酯的可见光谱是通过聚乙二醇单甲醚在PQ2VP域的互穿水凝胶网络(IHN)实现的
在IHN BCP个人计算机上使用非挥发性离子液体，通过混合多级反射SCs，开发出更丰富的SCs
(二)玻璃上IHN BCP聚碳酸酯薄膜的紫外-可见(紫外-可见)光谱与紫外曝光时间的关系
最大反射波长与10至60秒紫外线曝光时间的关系图
(四)玻璃基板上IHN·BCP聚碳酸酯薄膜的照片，作为紫外线曝光时间的函数
右图显示了它在近红外区的最大反射
(五)黑色纸上的固体状柔性IHN BCP电脑的照片
照片信用:H
S
K
延世大学
学分:科学进步，doi: 10
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abb5769 开发互穿水凝胶网络嵌段共聚物光子晶体(IHN BCP个人电脑) 该团队使用自组装的一维嵌段共聚物(BCP)光子晶体，其层状周期性微结构在成膜时自发形成
然后，他们在BCP个人电脑微域中开发了化学交联互穿水凝胶网络(IHN)层
康等
使用紫外线照射控制构建物中互穿水凝胶网络的量，以控制其在整个可见范围内的结构颜色
利用工程化互穿水凝胶网络嵌段共聚物光子晶体(IHN BCP光子晶体)的照片，他们展示了超临界流体的辐射依赖性变化
聚合物膜是假弹性的(材料在卸载大应变后完全恢复)，具有优异的机械强度、柔韧性，并且在上表面上没有粘性、凝胶状粘弹性，使其适合于固态传感
具有红色、绿色和蓝色结构颜色的IHN BCP电脑的计算
IHN BCP个人电脑的有限差分时域(FDTD)模拟结果及其红色、绿色和蓝色的SCs
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abb5769 固态IHN BCP个人电脑的特点 康等
使用掠入射小角x光散射(GISAXS)和透射电子显微镜(透射电子显微镜)广泛表征固态结构
结果表明，高度有序的一维光子晶体结构及其计算的面内片层的发展与时域有限差分(FDTD)模拟一致
对于横截面透射电子显微镜，他们通过聚焦离子束研磨使用机械坚固膜的横截面样品，并记录材料薄片的不同层
BCP薄膜的透射电子显微镜图像显示螺旋位错(晶体中的缺陷)分布在样品表面，以促进液体和寡聚剂进入BCP薄膜的传输
BCP薄膜允许水分子通过螺旋位错扩散，便于基于湿度的非接触式传感
该团队使用纳米压痕技术获得了额外的机械性能，包括IHN BCP个人电脑的有效模量
假弹性材料的有效弹性模量约为5
3 GPa如预期的，与常规玻璃态聚合物观察到的相似
IHN BCP电脑上的可打印和可重写SCs
(一)离子液体油墨在IHN BCP聚碳酸酯薄膜上喷墨打印示意图
(二)不同浓度的油墨印刷IHN BCP聚碳酸酯薄膜照片
(三)电脑处理的黑白对照的一元钞票部分图像
(四)根据(三)中的对比图像，通过调整离子液体油墨的浓度打印的超临界图像照片
(五)在IHN BCP个人电脑胶片上用离子液体打印的线条的光学显微镜图像，显示的超临界线分辨率约为50微米
IHN·BCP个人电脑在普通纸和玻璃基材上的喷墨打印彩色图像照片
(8)IHN BCP个人计算机胶片的喷墨打印图像的照片，该图像由可见光范围内的多级反射产生
(1)印刷有离子液体(红色)的IHN BCP聚碳酸酯薄膜的紫外-可见光谱，然后用干净的聚乙二醇二甲基醚垫(黑色)除去离子液体
(J)重复离子注入写入和擦除过程的最大反射波长值
(K)重复打印和擦除油墨的不同IHN BCP SC图像的照片
IHN BCP SC图像(第1步)，用离子液体喷墨打印在IHN BCP个人电脑胶片上，然后用干净的聚乙二醇二甲基醚垫去除离子液体
打印和擦除过程是可重复的(步骤2和3)
照片信用:H
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延世大学
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abb5769 获得全彩色显示并开发用户交互式三维无接触屏幕 为了获得全彩色显示，康等人
使用喷墨打印机直接在IHN·BCP公司的聚碳酸酯薄膜上沉积一种称为l-乙基-3-甲基咪唑鎓双-(三氟甲基磺酰基)-酰亚胺(缩写为EMIMTFSI)的油墨
薄膜的颜色取决于在给定区域中沉积的EMIMTFSI的量
喷墨打印机只需要一种墨水就可以沉积在IHN BCP个人电脑薄膜上，这与使用红、绿、蓝染料墨水的商用喷墨打印机明显不同
康等
通过首先将适当的颜色信息编程为黑/灰/白对比度来产生给定的彩色图像
作为概念的证明，他们把一个U
S
使用软件将美元钞票转换成黑白对比，并使用EMIMTFSI喷墨打印在IHN BCP PC胶片上重建全色结构彩色图像
三维非接触式BCP结构颜色传感显示器
(一)在掺锂氟硅的IHN BCP个人电脑中湿度敏感的超导变化示意图
(二)双端并联式3D无接触传感显示器示意图，采用掺锂氟硅IHN BCP个人电脑
高度1 (h1)高于高度2 (h2)
相对湿度随手指到电脑距离的变化
(四)在40-90%相对湿度条件下，掺锂氟硅IHN BCP聚碳酸酯的照片
(五)照片显示当手指靠近表面时，掺锂铁硅的IHN·BCP个人电脑的屏幕
(6)当手指与电脑之间的距离从15、9、5和3毫米变化时，具有掺锂铁硅的IHN BCP电脑的3D无触摸感应显示器的电容变化
(七)手指到电脑距离反复变化时，三维无触摸感应显示器电容的变化
3D无接触传感显示器的阵列示意图和照片
(J)用手指靠近阵列表面，从3D无接触传感显示器阵列获得的3D电容变化图
照片信用:H
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延世大学
学分:科学进步，doi: 10
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abb5769 关于电脑显示器的进一步应用，康等
使用了另一种吸湿性离子液体双(三氟甲基磺酰基)胺锂盐(缩写为LiTFSI)
当这种离子液体扩散到材料中时，光子晶体的结构颜色对环境湿度变得敏感
LiTFSI允许在可见光范围内与水分子结合产生结构颜色变化，作为湿度的函数
吸收的水可以以可逆的过程扩散出去
该装置允许自然湿度接近90%的人类手指成为调节dis play胶片结构颜色的绝佳来源，该团队通过实验证实了这一点
三维非接触式传感显示器可以在多个传感事件下以不同的手指到光子晶体的距离成功工作
由于吸水而增加的电容接近20秒的响应时间，并且结构颜色的可逆变化持续了55个时间周期
通过这种方式，韩素康和他的同事展示了一种基于嵌段共聚物光子晶体和互连水凝胶网络(缩写为IHN BCP电脑)的用户交互式三维无接触传感显示器
该工程技术允许在具有有效模量的薄膜上形成机械上柔软和坚固的全可见范围结构颜色
该团队将该薄膜与各种离子液体印刷油墨相结合，通过改变电容和结构颜色来创建可印刷和可重写的三维非接触式显示器，以展示固态传感器和三维非接触式显示器的新方法
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