由仿生学发明的电子书

来源 :发明与创新(学生版) | 被引量 : 0次 | 上传用户:qinqinlian1982
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  最初,人们用石头、兽骨、甲骨或竹简等记载文字,无论是阅读还是携带,都很不方便。后来,蔡伦发明了纸张,人类才有了可以方便携带和阅读的书本。
  随着社会的不断进步和科学的飞速发展,人们越来越不满足书本的现状。现在,科学家已经利用仿生学,发明出一种能给人类带来更多方便和好处的书——“电子书”。
  什么是仿生学?就是透过大自然多样的生物现象,进而启发人类创意并应用于工程领域的一门学问。仿生学的历史上有许多知名的例子,早在1948年,瑞士的一名工程师麦斯楚就因为身上所沾染的芒刺,灵光一闪,发明了以勾环相扣的尼龙刺黏扣,也就是俗称的“魔鬼沾”。随着纳米科技的发展,科学家们开始尝试探索自然界生物及其独特的行为特性,从而学习其背后的原理与法则。
  池塘或水洼中常有一种叫做水黾的昆虫,电子书的发明就是利用了它的生物特性,即用表面张力来显示文字与图像。
  电子书利用一种电润湿显示技术,通过外加电压来改变液体的表面张力,透过约20伏特外加电压的作用,就可得到相当于一般纸张的反射系数与对比(纸张的反射系数约60%,对比约15)。
  最简单的电子书是黑白画面的,它可以显示文字与黑白相片。若进一步对油膜(油滴)染色,就可产生彩色画面。
  电子书靠环境光源的反射来呈现资讯,因此,它的技术重点在于如何让光线适当地反射。在无外加电压时,疏水绝缘面上的油滴可借助疏水绝缘面、油膜与水三者之间表面张力的平衡,让油膜均匀地分布在含透明电极的底材上,呈现出均匀的色彩。
  加上电压后,额外提供的电能将改变原先的平衡状态,而把油膜上方的水拉向疏水绝缘面,油膜就被水挤压成油滴形状。油滴部分呈现色彩,绝缘面上含水的部分则因其透光性而呈现底材的白色,因而可以显现字型作为电子书显像用,并且它的显示效果和视觉感观与一般的书写纸几乎完全相同。值得注意的是,电子书技术具有画面记忆特性,一旦画面显示后就不再耗电,这对于便携式电子阅读器来说也是一个非常重要的优势。在材料工艺上,电子书甚至可以做成与纸一样可折叠弯曲。
  电子书的优点:它的视读状况比较好,即使长时间凝视也不会令眼睛疲劳;对比度高,它靠环境反射光线来显示,环境光线越强对比度就越高,特别适合户外观看;它的反射率是液晶的6倍,对比度是液晶的2倍;耗电低,电子纸具备双稳态特性,有画面记忆功能,画面不变化就不会耗电,翻页时才会消耗电力,具备低成本的潜力。
  电子书的缺点:响应速度慢,最顶级的电子纸响应时间大约50ms,量产的电子纸响应时间大约200~500ms,这就意味着电子纸无法播放连续画面的节目;寿命短,以现在的技术,电子书只能用5~10年。
  电子书最大的市场应该是学生群体。由于电子书可以随时连线升级内容,所以,它的终极目标是取代课本,有了它,学生就可以不用背着沉重的书包上学了。
  同时,如果电子书可以使用10年,那么就不需要每年都印刷一次课本,不仅减少了纸张的使用,节约了印刷、发行、运输成本,还可以省去印刷环节,减少环境污染。
  但是,如果只是为了短时间内看几本书而买一个电子书阅读器,显然很不合算;只有长时间使用时,电子书阅读器的成本平均才会很低。
  令人振奋的是,新的电子书显示屏将很快应用于其他电子产品中。或许就在明天或后天,电子报纸和电子杂志也能够折叠或卷起来,并通过无线网络进行更新,读者可以像携带普通报纸一样携带这种电子报纸。
  仔细探索日常生活中可以观察到的一些现象背后的原因(如王莲叶片惊人的载重能力以及水黾在水上轻易滑行的功夫,凸显的是表面张力在生物界所发挥的功能),再把它引入工业,往往能给我们带来许多意想不到的收获。
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