page contents
أجهزة إلكترونيات

كيف يعمل الحبر الإلكتروني

كيف يعمل الحبر الإلكتروني




كيف يعمل الحبر الإلكتروني

من خلال تعاملنا مع التقنيات الحديثة المستخدمة في شاشات العرض الالكترونية مثل شاشات البلورات السائلة وشاشات البلازما وشاشات الدايودات الضوئية، فانه لا يخطر على بالنا أن تكون الورقة أيضا تقنية عرض متطورة، ولقد كان  ولازال لاختراع الصينيون الورق في السنة 105 الاثر في تغير طبيعة الاتصالات بين الشعوب والأمم.  فلو نظرت عزيزي القارئ حولك فانه من المستحيل أن تمضي يوماً واحداً بدون أن تستخدم الورق بأي نوع أو شكل. ويقدر استخدام الورق في العام أن يصل إلى 280 مليون طن من الورق أي ما يعادل 56 تريليون ورقة من حجم الورق A4 (التريليون هو مليون مليون أي 1,000,000,000,000).

من قرابة 2000 سنة تقريبا فان استخدام الحبر على الورق كان هو الطريقة الوحيدة لإبراز الحروف والكلمات والصور والرسومات، وحتى مع تطور الكمبيوتر وشاشات العرض المستخدمة إلا أن الحبر والورق لازالا ينافسان شاشة الكمبيوتر في تفضيل المستخدمين.  فبسهولة يمكنك نقل المعلومات المكتوبة على الورق معك لأي مكان تريد بالإضافة إلى أن الورق لا يحتاج إلى طاقة كهربية ليظهر لك ما كتب عليه. ولكن ومع ذلك فان هناك بعض القصور والعيوب في استخدام الحبر العادي فهو بمجرد استخدامه للكتابة مثلا لا يمكن أن نمسحه أو أن نعدل عليه كما نفعل بالكلمات والجمل التي نكتبها على شاشة الكمبيوتر، أضف إلى ذلك الصعوبة الكبيرة التي تواجهنا إذا رغبنا في نقل مجموعة من الكتب من مكان إلى أخر.

كيف يعمل الحبر الإلكتروني

الآن يقترب العلماء والباحثون من تكنولوجيا تقنية حديثة لتحل محل الورق تعرف باسم الحبر الالكتروني electronic ink.  وفي هذا المقالة من كيف تعمل الأشياء سوف نقوم بشرح فكرة عمل الحبر الالكتروني وكيف يمكن أن تحمل مكتبة ضخمة من الكتب في جهاز بحجم كتاب واحد وكيف يستخدم.

تصنيع الحبر الإلكتروني

حاليا تقوم شركتين بتطوير الحبر الالكتروني هما شركة E Inkفي كمبردج في ولاية مساتشوسيتس في الولايات المتحدة وشركة Xeroxالرائدة في تصنيع ماكينات تصوير المستندات وطابعات الليزر، وعند النظر إلى الحبر الإلكتروني للوهلة الأولى سيبدو كما لو كان كالحبر العادي إلا انه يختلف عنه كثيرا حيث أن الحبر الالكتروني مكون من ملايين الحبيبات الميكروية في صورة تجاويف دقيقة تعرف باسم microcapsulesهذه التجاويف تكون مملوءة بالحبر وهو عبارة عن مادة صبغية ملونة تحمل شحنة كهربية سالبة.

كيف يعمل الحبر الإلكتروني

يمكن استخدام الحبر الالكتروني على نفس الورق المستخدم للكتابة عليه بالحبر العادي.  ولكن في حالة الكتب الالكترونية فان صفحة الكتاب تكون مصنوعة من شريحة رقيقة من البلاستيك بسمك مليمتر واحد مطبوع عليها شبكة من المربعات تشكل خلايا متراصة مثل البكسيل المكون لشاشة الكمبيوتر، وكل خلية تتصل بدائرة الكترونية دقيقة في داخل الشريحة البلاستيكية تستخدم هذه الدوائر الالكترونية لإرسال شحنة كهربية موجبة أو سالبة إلى التجاويف لتكون الصورة أو النص.

كيف يعمل الحبر الالكتروني الخاص بشركة E Ink

كلا من شركة Xerox وشركة E Ink تستخدمان طريقة مختلفة لتطوير الحبر الالكتروني ولتوضيح فكرة الحبر الالكتروني المنتج بواسطة E Ink دعنا نتخيل إن هذه التجويفات الحبيبية التي تشكل مادة الحبر الالكتروني إن كل تجويفه عبارة عن كرة هذه الكرة مملوءة بمئات من كرات التنس وبدلا من تعبئة الكرة بالهواء تم تعبئتها بمادة صبغية زرقاء اللون blue dye. وبالتالي إذا نظرنا للكرة من الأعلى فإننا نرى كرات التنس تطفو على السائل داخل الكرة وبالتالي فان الكرة سوف تبدو بيضاء اللون. ولكن إذا نظرنا لها من الأسفل فان الكرة سوف تبدو زرقاء اللون.

الآن، لو أخذنا ألاف من هذه الكرات ورتبتاهم في مجال كهربي بحيث تتحرك كرات التنس داخل كل كرة لتكون إما فوق أو تحت فان هذا سوف يحدث تغيرات في اللون بين الأبيض والأزرق وهذه هي فكرة الحبر الالكتروني لشركة E Ink.

كيف يعمل الحبر الإلكتروني

لاحظ كيف تتفاعل التجاويف الحبيبية (الجسيمات البيضاء في الشكل) للحبر الالكتروني مع المجال الكهربي

في الحقيقة هذه التجويفات الحبيبية microcapsules يصل قطرها الى 100 ميكرون (الميكرون جزء من المليون من المتر) ويحتوي الانش المربع من الورق على 100,000 تجويفة حبيبية وفي كل تجويفية يوجد مئات من حبيبات المادة الصبغية الملونة.  وحاليا تسعى الشركة E Ink على تطوير احبار الكترونية بالوان مختلفة للحصول على كتابات ورسومات ملونة.

عند تطبيق شحنة كهربية على هذه التجاويف الحبيبية، فان المادة الصبغية الملونة المشحونة مسبقا إما أن تتحرك للأعلى أو تتحرك للأسفل. فعندما تتحرك للأعلى فان التجويفة سوف تظهر باللون الأبيض، إما إذا تحركت المادة الصبغية داخل التجويفة للأسفل فان التجويفة الحبيبية سوف تظهر باللون الأزرق. هذه التغيرات في اللون بين الأبيض والأزرق يمكن أن يشكل كلمات أو صور أو رسومات.

كيف يعمل الحبر الالكتروني الخاص بشركة Xerox

تقوم شركة زيرو اكس Xerox بتطوير حبر الكتروني بطريقة مختلفة عما تقوم به شركة E Inkحيث إنها تطلق على تقنيتها التي تطورها اسم الورق الالكتروني electronic paper،  الذي تم تطويره في عام 1970.  وبدلا من استخدام المادة الصبغية داخل التجويفات الحبيبية فان الحبر الالكتروني هذا يحتوي على كرات دقيقة جدا ذات لون اسود على احد جانبيها وعلى الجانب المقابل ذات لون ابيض. وكما في حبر شركة E Ink فان هذه الكرات الدقيقة تستجيب للمجال الكهربي بحيث تدور من الجانب الأسود إلى الجانب الأبيض لتشكل محتويات الصفحة من صور وكلمات.  ولإظهار الصفحات للكتب الالكترونية فان Xerox تقوم بتطوير رقائق بلاستيكية مكونة من هذه الكرات الدقيقة المغمورة في سائل زيتي.

كيف يعمل الحبر الإلكتروني

كتاب الكتروني من شركة سوني




تطبيقات الحبر الالكتروني

يعتبر الكتاب الالكتروني من أهم التطبيقات العملية لتكنولوجيا الحبر الالكتروني حيث يستطيع القارئ أن يتصفح الكتاب الالكتروني كما في الكتاب العادي. ولكن مع اللمسات التقنية التكنولوجية حيث إن هذا الكتاب هو في الواقع هو عبارة عن آلة أو أداة تمكنك من تحميل أي كتاب من الانترنت ومن ثم تقوم بقراءته وبعد الانتهاء تقوم بتحميل كتاب وهكذا.  وقد أدخلت شركة Xerox على الكتاب الإلكتروني ذاكرة فلاشية بحيث تمكن مستخدميه من تخزين ما يقارب من 10 كتب لتختار منهم ما تقرأه.

كيف يعمل الحبر الإلكتروني

كتاب الكتروني من شركة امازون

كما تلعب تقنية إنتاج الورق الإلكتروني دورا هاما في تصنيع الشاشات، حيث أن سُمك شاشة الحاسبات والأجهزة المختلفة ستصبح في سمك ورق الكتابة العادي، وكذلك تخفيض استهلاكها من الطاقة بشكل كبير ليصبح أقل من معدله الحالي بعدة أضعاف.

والهدف من استخدام الورق الإلكتروني هو عرض نصوص إلكترونية على ألواح مرنة لها مظهر وملمس الورق العادي، يمكن جمعها على شكل كتاب أو صحيفة أو مجلة بصفحات إلكترونية، ويمكن تحميل هذه الألواح البلاستيكية المرنة بنصوص إلكترونية، من الإنترنت أو عبر استخدام تكنولوجيا الاستشعار عن بعد فيما بعد.

ومن المتوقع أن تكون أولى تطبيقات هذا الإنجاز التكنولوجي المهم تطوير إشارات إلكترونية متعددة الأغراض، منها مثلا لوحات عرض كتابات ورسوم يمكن التحكم بها من بعد، ويتم استخدامها في أساليب الدعاية والإعلان، ويعتبر هذا الإنجاز الأخير هو البداية في مشوار طويل سيشهد نقلات نوعية كبيرة في هذا الميدان.

كيف يعمل الحبر الإلكتروني

كيف يعمل الحبر الإلكتروني

ساعة يد من سيسكو تعمل بالورق الالكتروني

كما سوف تساهم تقنية الورق الإلكتروني في سهولة إنتاج وتوزيع الكتاب الإلكتروني، وتوافره بأسعار زهيدة، وذلك لإمكانية إظهار محتويات كتاب كامل على لوحة إلكترونية واحدة، خفيفة الوزن، وقابلة للثني بفضل التكنولوجيا الجديدة.

يمكنك مشاهدة عرض دعائي للحبر الالكتروني على موقع يوتيوب مدته اقل من دقيقة على الرابط التالي

 

ولمزيد من المعلومات يرجى الاطلاع على الروابط التالية:

Xerox’s Electronic Reusable Paper

E Ink

Wired: Electronic Ink Makes Its Mark

CNN.com: Company hopes ‘electronic ink’ will transform books and newspapers

Electronic paper

الوسوم

الدكتور حازم فلاح سكيك

د. حازم فلاح سكيك استاذ الفيزياء المشارك في قسم الفيزياء في جامعة الازهر – غزة | مؤسس شبكة الفيزياء التعليمية | واكاديمية الفيزياء للتعليم الالكتروني | ومنتدى الفيزياء التعليمي

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.

إغلاق
إغلاق