近日
在中国国际大学生创新大赛(2025)全国总决赛中
华师“彩韵明眸”团队凭借其
自主研发的“智能彩色动态电子纸技术”
斩获华师参赛以来产业赛道的首个全国金奖
实现历史性突破
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华师“彩韵明眸”电润湿电子纸团队,由华师华南先进光电子研究院院长周国富教授领衔,由5名指导老师和来自华南先进光电子研究院、经济与管理学院共15名学生组成。团队聚焦电润湿反射式彩色视频显示技术,突破传统电子纸静态显示局限,实现视频级刷新、高环境反射率、专业色准及广色域覆盖,达成节能低碳与视疲劳防控的健康价值。目前,团队已构建起自主可控的核心材料体系并实现放量生产,建立了器件结构设计仿真平台和检测平台,掌握高色域电子纸器件集成与驱动技术,开发了可量产的面板印刷制备工艺,形成覆盖理论体系、材料工艺、设备的全链条知识产权。
更快的速度
更真的色彩
更强的光效利用率
攻克科研难题 创新自主研发
推动电子纸从“静态”走向“动态”
从静态黑白到全彩视频,让电子纸“活”起来
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华南先进光电子研究院院长周国富教授
随着数字化深入发展,人们对可动态刷新、色彩丰富的显示终端需求日益增强。尽管液晶显示和有机发光显示技术已广泛应用,但其能耗高、长时间观阅容易视疲劳等问题也日益凸显。为此,电子纸的应用范围逐渐扩大。然而,以kindle电子书阅读器为代表的第一代电子纸虽具备护眼、低功耗等类纸特性,却受限于静态黑白显示,无法满足物联网与数字化教育时代对动态彩色内容的需求。市场亟需一种既能保护视力,又能呈现鲜活动态画面的新型显示方案。
13年前,当 周国富意识到第一代电泳电子纸因基于颗粒系统原理无法播放视频时,便开始探索并 独辟蹊径选择流体体系,以电润湿技术为主要路线,开启了第二代电子纸的研究。 在周国富的研究基础上,“彩韵明眸”电润湿电子纸团队 成员们展开了深入的技术攻关,在原理、材料和器件结构上实现关键突破,并开始聚焦产业化。 在中国国际大学生创新大赛(2025)全国总决赛,团队凭借其自主研发的“智能彩色动态电子纸技术”,斩获华师参赛以来产业赛道的首个全国金奖。
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原理上,团队选择以电压精准控制微流体快速运动,攻克了电泳技术由于悬浊液粘度大,黑白粒子移动速度慢的问题,将响应速度提升至12ms内,以此支撑50Hz视频流畅播放,让电子纸播放视频成为现实。
材料上,团队自主研发青、红、黄三基色油墨,实现关键材料的国产化和规模化供应。作为电润湿显示中的显色材料,油墨至关重要,在此之前通常需要进口,而团队研究出独有的油墨,不仅让核心材料自主可控,也让效果取得了突破性的进展:光稳定强至可接受10000h强光照射且溶解度从0.1%提升到10%,打破了国外技术垄断,该材料也获得了华师首个广东省专利奖金奖。
器件结构上,团队创新性地采用垂直堆叠器件与减法混色原理,相比电泳彩色电子纸的平面结构,其光效利用率增加了50%,显著提升屏幕亮度与色彩范围,画面效果逼近真实纸张。
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这三大核心突破,不仅为团队赢得金奖提供强有力的技术支撑,也为电润湿电子纸广阔的应用前景铺平道路。目前,项目团队已在电润湿显示领域积累了核心专利,成为全球最大的电润湿显示技术专利池的持有团体,并作为主要单位参编了国内《电子纸显示终端通用规范》,成为全国标准的制定者和引领者。
无数个深夜的讨论
上万次迭代建模的坚持
从学科壁垒到优势的转化
每一个耀眼成绩的背后
都凝聚着团队的坚持与汗水
跨学科协同,点亮创新之路
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由于创新性强、任务量大,这场科研探索面临着诸多困难与挑战。为了研发出既能满足显示要求,又具备良好稳定性的三基色油墨。材料组试了无数个配方去调配一种色彩鲜艳的油墨,但最初的样品通常放置几小时就会出现分层或者褪色,这与10000小时的目标相差甚远。经过上百次试验,团队最终成功研制出性能优异的三基色油墨。
作为项目负责人, 华南先进光电子研究院物理学2025级博士生 朱浩荣负责的理论建模平台建设也极具挑战。“从零开始搭建平台时,需要涉及物理学和计算机的学科交叉知识。”这对非软件专业的他来说,是一项艰巨挑战。从最初程序频繁崩溃,到经过上万次迭代, 专用的电润湿显示模拟软件平台 历时两年最终完成。朱浩荣感慨道:“从零开始到模型初步成型,我们花了整整三个月,但这和理想中的模拟软件平台还有很大距离。在唐彪老师和刘飞龙老师的指导下,我们不断调试、优化,最终做到了。”这个平台为团队的后续研发提供了有力的理论支撑,也大大推进了产业化进程。
在器件结构上,团队选择了创新的垂直堆叠方案。但这个选择带来了新的挑战:各颜色层之间的对齐精度要求极高,误差必须控制在微米级别。“最困难的还是工艺实现。”朱浩荣表示。现有的设备无法满足精度要求,成员不得不自己动手改造设备。那段时间,实验室里到处都是设计图纸和零件。经过数月的努力,最终开发出特殊的工艺方法,使光效利用率提升了50%。
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除了技术上的难题,团队汇聚了光学、材料、电子、计算机等不同专业背景的成员,学科壁垒也一度成为研究推进的障碍。为了解决沟通难题,在周国富的建议下,团队定期举办“技术沙龙”,围绕具体问题展开头脑风暴,并分享各自领域的前沿进展。当成员们在材料选择、结构设计等方面意见不一时,大家各自从专业角度阐述观点,进行模拟验证或小样测试,用数据说话,选择出最佳方案。
有效的沟通机制,让跨学科的壁垒慢慢变成团队的优势,不同专业的思维壁垒被打破,激发出惊人的创造力。在解决视频播放时屏幕亮度变暗的难题时,华南先进光电子研究院物理学2025级博士生马思敏尝试了上百种复位脉冲参数均未奏效。一次与材料组同学的深入讨论中,他们指出高压驱动可能损伤材料,这促使她转变思路,从“强力拉扯”变为“巧妙引导”,创新性设计出“多步复位”波形序列,成功攻克难题,为电子纸从静态走向动态奠定了关键基础。
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高强度、高难度的科研与备赛过程,没有让成员们丧气,反而成为他们难忘的“欢乐时光”。在无数个全神贯注不敢懈怠的白天,和挑灯鏖战不肯松懈的夜晚,成员们经常穿上防护服,一进入无尘实验室就是一整天,废寝忘食,精益求精。临近比赛,“那天我们为了完善比赛PPT,一直工作到凌晨。等想起来要离开时,发现院楼的大门早已锁上。最后只好打电话请保安师傅来开门。”马思敏回忆道,“等待的时候,我们就在月光下继续讨论着项目,那种为了共同目标奋斗的感觉特别美好。”那些奋斗到深夜的时光,洋溢着青春的乐观与执着,与夜里的点点星光融合,最终铺就了属于他们的路。
走出实验室
走进社会,走近世界
敢做敢想,创新不止,奋斗不止
“将论文写在祖国的大地上”
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对于团队成员来说,最大的成就感来自技术的实际应用。朱浩荣表示:“我之前因过度依赖传统屏幕,导致视力严重受损,经过手术才得以矫正。我们这项研究能帮助青少年使用电子产品时减轻视力受损,这让我觉得很有成就感。”当前,我国青少年近视率持续攀升,电润湿电子纸试图让大家在享受动态彩色信息的同时,保留纸质阅读的舒适和节能,对保护青少年视力健康具有深远意义。
尽管目前已取得阶段性成果,团队的脚步并未停歇。为推动技术真正走进课堂、融入生活,团队已规划清晰的产业化“三步走”战略:建设全球首条自主生产线,联合行业龙头实现规模化生产,最终推动技术在全场景落地。
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除了推动技术产业化,他们还致力于成为全球标准的制定者。“我们正在牵头成立‘健康显示技术联盟’,希望联合国内外高校、企业和研究机构,共同推动技术标准化。”周国富说道,“同时,我们也在积极参与IEC、ISO等国际标准化组织的相关工作,争取在三年内主导一项关于动态电子纸显示的国际标准。”
在整个研究落地过程中,整个团队成员深刻体会到:优秀的科研不应止步于论文发表,更应秉持“把论文写在祖国大地上”的信念,锤炼从理论构想走向实践落地的系统能力,将成果真正转化为服务于民的产品。从静态黑白到全彩视频,从实验室样品到产业化应用,华师"彩韵明眸"团队用青春和智慧,书写着科技报国的新篇章。在他们的身上,我们看到了中国年轻一代科研人的担当与梦想。
这不仅是一次获奖
更是华师人矢志创新
服务人民的精神写照
它激励着更多后来者
在科研道路上坚定前行
创造更多造福人类的科技成果
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文案丨梁潇予 龙滢 丁响 刘怡萱
图片丨由受访者提供
采访丨梁潇予
执行编辑丨宋恒欣 陈泽镛
责任编辑丨卢嘉裕 陈婧 吴建国
初审丨沈蔚瑜
复审丨林海岸
终审丨周宪
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