最初,人們用石頭、獸骨、甲骨或竹簡(jiǎn)等記載文字,無(wú)論是閱讀還是攜帶,都很不方便。后來(lái),蔡倫發(fā)明了紙張,人類才有了可以方便攜帶和閱讀的書(shū)本。
隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和科學(xué)的飛速發(fā)展,人們?cè)絹?lái)越不滿足書(shū)本的現(xiàn)狀?,F(xiàn)在,科學(xué)家已經(jīng)利用仿生學(xué),發(fā)明出一種能給人類帶來(lái)更多方便和好處的書(shū)——“電子書(shū)”。
什么是仿生學(xué)?就是透過(guò)大自然多樣的生物現(xiàn)象,進(jìn)而啟發(fā)人類創(chuàng)意并應(yīng)用于工程領(lǐng)域的一門(mén)學(xué)問(wèn)。仿生學(xué)的歷史上有許多知名的例子,早在1948年,瑞士的一名工程師麥斯楚就因?yàn)樯砩纤慈镜拿⒋?,靈光一閃,發(fā)明了以勾環(huán)相扣的尼龍刺黏扣,也就是俗稱的“魔鬼沾”。隨著納米科技的發(fā)展,科學(xué)家們開(kāi)始嘗試探索自然界生物及其獨(dú)特的行為特性,從而學(xué)習(xí)其背后的原理與法則。
池塘或水洼中常有一種叫做水黽的昆蟲(chóng),電子書(shū)的發(fā)明就是利用了它的生物特性,即用表面張力來(lái)顯示文字與圖像。
電子書(shū)利用一種電潤(rùn)濕顯示技術(shù),通過(guò)外加電壓來(lái)改變液體的表面張力,透過(guò)約20伏特外加電壓的作用,就可得到相當(dāng)于一般紙張的反射系數(shù)與對(duì)比(紙張的反射系數(shù)約60%,對(duì)比約15)。
最簡(jiǎn)單的電子書(shū)是黑白畫(huà)面的,它可以顯示文字與黑白相片。若進(jìn)一步對(duì)油膜(油滴)染色,就可產(chǎn)生彩色畫(huà)面。
電子書(shū)靠環(huán)境光源的反射來(lái)呈現(xiàn)資訊,因此,它的技術(shù)重點(diǎn)在于如何讓光線適當(dāng)?shù)胤瓷?。在無(wú)外加電壓時(shí),疏水絕緣面上的油滴可借助疏水絕緣面、油膜與水三者之間表面張力的平衡,讓油膜均勻地分布在含透明電極的底材上,呈現(xiàn)出均勻的色彩。
加上電壓后,額外提供的電能將改變?cè)鹊钠胶鉅顟B(tài),而把油膜上方的水拉向疏水絕緣面,油膜就被水?dāng)D壓成油滴形狀。油滴部分呈現(xiàn)色彩,絕緣面上含水的部分則因其透光性而呈現(xiàn)底材的白色,因而可以顯現(xiàn)字型作為電子書(shū)顯像用,并且它的顯示效果和視覺(jué)感觀與一般的書(shū)寫(xiě)紙幾乎完全相同。值得注意的是,電子書(shū)技術(shù)具有畫(huà)面記憶特性,一旦畫(huà)面顯示后就不再耗電,這對(duì)于便攜式電子閱讀器來(lái)說(shuō)也是一個(gè)非常重要的優(yōu)勢(shì)。在材料工藝上,電子書(shū)甚至可以做成與紙一樣可折疊彎曲。
電子書(shū)的優(yōu)點(diǎn):它的視讀狀況比較好,即使長(zhǎng)時(shí)間凝視也不會(huì)令眼睛疲勞;對(duì)比度高,它靠環(huán)境反射光線來(lái)顯示,環(huán)境光線越強(qiáng)對(duì)比度就越高,特別適合戶外觀看;它的反射率是液晶的6倍,對(duì)比度是液晶的2倍;耗電低,電子紙具備雙穩(wěn)態(tài)特性,有畫(huà)面記憶功能,畫(huà)面不變化就不會(huì)耗電,翻頁(yè)時(shí)才會(huì)消耗電力,具備低成本的潛力。
電子書(shū)的缺點(diǎn):響應(yīng)速度慢,最頂級(jí)的電子紙響應(yīng)時(shí)間大約50ms,量產(chǎn)的電子紙響應(yīng)時(shí)間大約200~500ms,這就意味著電子紙無(wú)法播放連續(xù)畫(huà)面的節(jié)目;壽命短,以現(xiàn)在的技術(shù),電子書(shū)只能用5~10年。
電子書(shū)最大的市場(chǎng)應(yīng)該是學(xué)生群體。由于電子書(shū)可以隨時(shí)連線升級(jí)內(nèi)容,所以,它的終極目標(biāo)是取代課本,有了它,學(xué)生就可以不用背著沉重的書(shū)包上學(xué)了。
同時(shí),如果電子書(shū)可以使用10年,那么就不需要每年都印刷一次課本,不僅減少了紙張的使用,節(jié)約了印刷、發(fā)行、運(yùn)輸成本,還可以省去印刷環(huán)節(jié),減少環(huán)境污染。
但是,如果只是為了短時(shí)間內(nèi)看幾本書(shū)而買一個(gè)電子書(shū)閱讀器,顯然很不合算;只有長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí),電子書(shū)閱讀器的成本平均才會(huì)很低。
令人振奮的是,新的電子書(shū)顯示屏將很快應(yīng)用于其他電子產(chǎn)品中?;蛟S就在明天或后天,電子報(bào)紙和電子雜志也能夠折疊或卷起來(lái),并通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行更新,讀者可以像攜帶普通報(bào)紙一樣攜帶這種電子報(bào)紙。
仔細(xì)探索日常生活中可以觀察到的一些現(xiàn)象背后的原因(如王蓮葉片驚人的載重能力以及水黽在水上輕易滑行的功夫,凸顯的是表面張力在生物界所發(fā)揮的功能),再把它引入工業(yè),往往能給我們帶來(lái)許多意想不到的收獲。
發(fā)明與創(chuàng)新·中學(xué)生2008年7期