Tinta Elektronik
Tinta elektronik adalah jenis tinta khusus yang dapat menampilkan warna berbeda ketika terkena medan listrik. Itu dibuat melalui proses dua langkah yang melibatkan pembuatan partikel bermuatan dua warna dan merangkumnya dalam cangkang polimer transparan. Cangkang nanopartikel yang dihasilkan disuspensikan dalam pelarut sampai tinta dapat diaplikasikan ke permukaan. Pertama kali dikembangkan pada awal 1990-an, tinta elektronik menjanjikan untuk merevolusi industri percetakan dan bahkan mungkin mengubah cara kita berinteraksi dengan dunia.
Latar Belakang
Tinta telah ada selama berabad-abad dan untuk keperluan menampilkan ide, tinta di atas kertas memiliki banyak keunggulan dibandingkan tampilan elektronik. Kertas mudah dibawa kemana-mana dan dapat dibaca hampir kapan saja dan dimana saja. Itu tidak memerlukan sumber listrik dan relatif tahan lama. Namun, tinta di atas kertas memiliki kelemahan yaitu tidak dapat diperbarui. Tinta elektronik telah dirancang untuk mempertahankan keunggulan kertas dan tinta tradisional sambil memberikan keuntungan tambahan berupa pembaruan dan penyimpanan data berkapasitas tinggi.
Tinta elektronik seperti tinta tradisional karena merupakan cairan berwarna yang dapat dilapisi ke hampir semua permukaan. Tersuspensi dalam cairan adalah jutaan mikrokapsul yang mengandung partikel polimer dua warna kecil. Satu sisi partikel berwarna gelap sedangkan sisi lainnya berwarna terang kontras. Mirip dengan magnet, sisi berwarna gelap dari partikel memiliki muatan listrik yang berlawanan dengan sisi berwarna terang. Ketika tinta terkena medan listrik, partikel-partikel akan menyelaraskan diri, tergantung pada muatan medan. Ketika semua sisi berwarna gelap tertarik ke permukaan, tinta terlihat gelap. Ketika muatan listrik berlawanan diterapkan, sisi berwarna terang menghadap ke depan dan permukaan tampak ringan. Kemampuan untuk berubah dari putih menjadi hitam atau sebaliknya kapanpun diinginkan membuat tinta elektronik sangat berguna. Ketika sebuah buku atau permukaan lain dilapisi dengan tinta elektronik, itu dapat diprogram ulang untuk menampilkan kata-kata atau gambar yang berbeda.
Sudah lama diketahui dalam industri percetakan bahwa huruf dan gambar dapat ditampilkan menggunakan titik, atau piksel yang berbeda. Semakin banyak piksel yang dapat ditempatkan berdekatan, semakin baik tampilan gambar. Pada koran standar sekitar 300 piksel digunakan di area inci persegi. Ketika tinta elektronik dilapisi pada permukaan dalam jumlah tertentu, masing-masing piksel ini dapat dibuat terang atau gelap tergantung pada bagaimana medan elektronik diterapkan. Teknologi pencetakan sudah tersedia untuk menutupi permukaan dengan lebih dari 1.200 piksel per inci persegi tinta elektronik. Resolusi ini membuat tinta elektronik cocok untuk hampir semua pekerjaan cetak.
Cara kerja tampilan tinta elektronik sangat mirip dengan layar komputer. Setiap piksel tinta dapat dikontrol oleh komputer yang terpasang. Kelompok piksel yang berdampingan dapat diaktifkan atau dinonaktifkan untuk membuat huruf, angka, dan gambar. Meskipun ini mungkin sulit dicapai pada selembar kertas standar, kertas yang dirancang khusus sedang dikembangkan yang akan terasa dan terlihat seperti kertas tetapi sebenarnya adalah komputer mini lengkap dengan rangkaian sirkuit listrik yang luas untuk mengontrol setiap piksel. Namun kertas khusus ini tidak penting karena pemindai khusus juga dapat dikembangkan untuk memiliki efek yang sama.
Salah satu karakteristik tinta elektronik yang paling berguna adalah bahwa setelah medan listrik dihilangkan, tinta tetap dalam konfigurasinya. Ini berarti bahwa hanya sedikit daya yang diperlukan dibandingkan dengan tampilan elektronik pada umumnya. Konfigurasi dapat diubah bagaimanapun, dengan menerapkan medan listrik baru kapanpun diinginkan. Artinya, jika sebuah buku dicetak dengan tinta elektronik, buku tersebut dapat memuat kata-kata dari satu buku pada suatu hari dan buku lain pada hari berikutnya. Jika dilengkapi dengan penyimpanan memori, satu buku elektronik dapat berisi ribuan teks yang berbeda.
Sejarah
Sementara kata yang dicetak telah ada selama berabad-abad, ide tinta elektronik adalah penemuan yang relatif baru. Pada akhir 1970-an, penelitian di Xerox PARC mengembangkan tipe prototipe buku elektronik. Perangkat tersebut menggunakan jutaan magnet kecil yang memiliki sisi berwarna berlawanan (hitam di satu sisi, putih di sisi lain) yang tertanam di permukaan karet yang tipis dan lembut. Ketika muatan listrik diperkenalkan, magnet dibalik membuat tanda hitam atau putih yang mirip dengan piksel pada layar video. Perangkat ini tidak pernah sukses secara komersial karena besar dan sulit digunakan.
Selama dekade berikutnya berbagai layar diperkenalkan dan ide buku elektronik menjadi kenyataan. Namun, perangkat ini masih tetap lebih rumit daripada kertas cetak. Pada tahun 1993, Joe Jacobson, seorang peneliti di MIT, mulai menyelidiki ide sebuah buku yang mengeset dirinya sendiri. Dia menyusun variasi ide PARC menggunakan partikel reversibel. Akhirnya, ia menciptakan tinta elektronik, yang memanfaatkan polimer berwarna yang terbungkus dalam cangkang transparan. Dia mengajukan idenya untuk dipatenkan pada tahun 1996 dan akhirnya mendapatkan penghargaan pada tahun 2000.
Jacobson membentuk E Ink Corporation yang dirancang untuk membawa tinta elektronik ke pasar. Produk komersial pertama adalah layar Immedia. Ini adalah tanda iklan yang terlihat dan terasa seperti tanda kertas. Namun, tanda ini dilapisi dengan tinta elektronik yang memungkinkannya diprogram untuk mengubah pesannya. Tinta E mengantisipasi bahwa tinta elektronik pada akhirnya akan digunakan di area di mana tinta tradisional digunakan seperti koran, buku, majalah, dan bahkan pakaian.
Bahan Baku
Berbagai bahan baku digunakan dalam produksi tinta elektronik. Ini termasuk polimer, agen reaksi, pelarut, dan pewarna.
Polimer adalah bahan dengan berat molekul tinggi yang terdiri dari monomer yang terikat secara kimia. Untuk membuat bagian berwarna dari tinta elektronik polietilen, polivinilidena fluorida atau polimer lain yang sesuai digunakan. Bahan-bahan ini berguna karena dapat menjadi cair ketika dipanaskan, memadat ketika didinginkan, dan akan mempertahankan dipol stabil yang tahan lama.
Bahan pengisi ditambahkan ke polimer untuk mengubah karakteristik fisiknya. Karena polimer umumnya tidak berwarna, pewarna ditambahkan ke dalamnya untuk menghasilkan kontras yang dibutuhkan untuk tinta elektronik. Ini mungkin pewarna larut atau pigmen kominutif. Untuk menghasilkan warna putih, bahan anorganik seperti titanium dioksida dapat digunakan. Oksida besi dapat digunakan untuk menghasilkan warna lain seperti kuning, merah, dan coklat. Pewarna organik seperti pyrazolone reds, quinacridone violet, dan flavanthrone yellow juga dapat digunakan. Pengisi lain seperti plasticizer dapat ditambahkan untuk memodifikasi karakteristik listrik dari polimer. Ini sangat penting untuk tinta elektronik. Selama produksi polimer dipanaskan. Untuk alasan ini stabilisator ditambahkan untuk mencegahnya mogok. Stabilisator panas termasuk minyak tak jenuh seperti minyak kacang kedelai. Bahan pelindung yang ditambahkan antara lain pelindung UV seperti benzofenon dan antioksidan seperti tiol alifatik. Bahan-bahan ini membantu mencegah degradasi UV dan oksidasi lingkungan masing-masing.
Selama proses enkapsulasi tinta elektronik berbagai senyawa digunakan. Air digunakan untuk membuat emulsi dan menyediakan kendaraan untuk reaksi enkapsulasi berlangsung. Monomer ditambahkan untuk menghasilkan cangkang enkapsulasi. Agen pengikat silang yang menyebabkan monomer bereaksi digunakan. Minyak silikon adalah bahan hidrofobik yang menyatu dengan partikel berwarna dalam enkapsulasi. Bahan ini menyediakan media cair bagi partikel untuk bergerak ketika medan listrik diterapkan. Jelas, tidak berwarna dan sangat licin. Bahan gel atau polimer lainnya
Terbuat dari nanopartikel bermuatan dua warna yang kecil, tinta elektronik dapat menampilkan warna atau pesan yang berbeda saat terkena Medan listrik. Tergantung pada jenis muatannya, partikel akan tertarik atau ditolak dari permukaan, sehingga menciptakan efek yang berbeda. dapat ditambahkan ke enkapsulasi untuk meningkatkan stabilitas sistem.
Proses Pembuatan
Tinta elektronik dibuat secara bertahap. Pertama, dua tinta kontras diberi muatan yang berlawanan. Kemudian tinta dienkapsulasi dalam bola mikro konduktif dan diterapkan ke permukaan yang diinginkan.
Memproduksi tinta bermuatan
- 1 Dua polimer cair yang kontras dimasukkan ke dalam wadah terpisah yang telah terpasang nozel atomisasi. Bahan tetap dipanaskan sehingga tetap cair. Salah satu nozel memiliki potensial bermuatan positif sementara yang lain memiliki potensial negatif. Tekanan kemudian digunakan untuk memaksa tinta melalui nozel yang menyebabkannya pecah menjadi partikel kecil dan juga mendapatkan muatan yang berlawanan. Wadah terletak bersebelahan sehingga ketika tinta keluar dari nozel mereka bersentuhan. Karena mereka memiliki muatan yang berlawanan, mereka tertarik satu sama lain dan membentuk partikel netral yang lebih besar.
- 2 Setelah partikel yang lebih besar terbentuk, bahan dibiarkan dingin yang menyebabkan mereka memadat. Ini menghasilkan partikel padat dua warna kecil yang memiliki sisi positif dan negatif. Partikel kemudian dijalankan melewati elemen pemanas yang mengurangi tegangan permukaan dan menciptakan bola yang lebih sempurna.
- 3 Partikel kemudian dijalankan melalui satu set elektroda untuk memisahkan yang bermuatan tidak sempurna. Saat mereka melewati elektroda, partikel yang tidak sempurna tertarik ke elektroda yang sesuai dan kemudian dihilangkan. Sisa partikel dipindahkan ke area enkapsulasi.
Enkapsulasi tinta
- 4 Partikel dipindahkan ke tangki yang berisi larutan monomer cair dalam minyak silikon. Partikel dicampur secara menyeluruh sehingga tersebar merata. Solusi ini dikombinasikan dengan fase air yang menciptakan emulsi. Emulsi adalah campuran semi-stabil minyak dan air. Partikel tinta elektronik tetap berada dalam minyak silikon yang dikelilingi oleh air.
- 5 Zat pengikat silang ditambahkan ke dalam larutan yang menyebabkan monomer bereaksi dengan dirinya sendiri. Ini menghasilkan bola kecil yang mengandung beberapa minyak silikon dan partikel tinta elektronik. Partikel tinta kemudian dapat dipisahkan dari fase berair untuk berbagai aplikasi. Ini dapat dilakukan dengan penguapan dengan pencucian pelarut berikutnya.
- 6 Setelah reaksi selesai, artikel tinta elektronik disimpan dalam pelarut cair sampai dapat digunakan. Tergantung pada produk akhir, proses aplikasi ini dapat melibatkan penyebaran tinta cair pada kertas khusus, kain, atau jenis serat lainnya.
Kontrol Kualitas
Untuk memastikan kualitas tinta elektronik, setiap fase proses produksi dipantau. Karena merupakan teknologi yang relatif baru, tinta elektronik tidak dibuat dalam jumlah besar dan cepat. Untuk alasan ini setiap langkah dapat diuji secara menyeluruh sebelum melanjutkan ke langkah berikutnya. Inspeksi dimulai dengan evaluasi bahan baku yang masuk. Bahan-bahan ini diuji untuk hal-hal seperti pH, viskositas, dan berat jenis. Juga, warna dan penampilan dievaluasi. Setelah tinta elektronik selesai, itu diuji untuk memastikan bahwa itu akan bereaksi dengan benar terhadap medan listrik. Bahan dapat disebarkan pada permukaan yang tipis dan memiliki medan listrik yang diterapkan. Warna permukaan harus berubah sesuai. Ukuran partikel juga diuji menggunakan berbagai saringan mesh.
Masa Depan
Produk pertama yang menggunakan tinta elektronik baru saja diperkenalkan. Mereka adalah perangkat dua warna sederhana yang tidak lebih mengesankan daripada layar elektronik panel datar. Namun, generasi mendatang berjanji untuk memiliki aplikasi yang luas dan dapat secara signifikan memengaruhi cara kita berinteraksi dengan dunia. Harapan yang dimiliki produsen tinta elektronik adalah bahwa bahan ini pada awalnya akan dimasukkan ke dalam papan reklame luar ruang, perangkat komputer genggam, buku, dan surat kabar. Namun pada akhirnya, tinta elektronik akan menempel pada permukaan apa pun seperti pakaian, dinding, label produk, dan stiker bemper. Ini kemudian akan menjadi di mana-mana ke lingkungan sehingga pesan apa pun dapat ditampilkan di mana saja kapan saja.
Karena produk tinta elektronik saat ini hanya terdiri dari dua warna, produk yang dibuat dengannya tidak dapat membuat tampilan penuh warna. Di masa depan, lebih banyak warna tinta elektronik akan dikembangkan. Para ilmuwan masih harus mencari cara bagaimana menampilkan warna-warna yang berbeda ini pada waktu yang tepat, tetapi begitu selesai, permukaan apa pun yang dilapisi tinta elektronik bisa menjadi semenarik layar televisi.