АВТОМОБИЛИ, МЕНЯЮЩИЕ ЦВЕТ

CARS THAT CHANGE COLOR

Elena Ivanova

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Russian University of Transport,

Russia, Moscow

Vladimir Budanov

Student, VGT-111 group, Academy of Water Transport, Russian University of Transport,

Russia, Moscow

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрены физические основы работы электрофоретической пленки, применяемой для изменения цвета автомобиля в зависимости от освещенности и климатических условий. Показаны перспективные направления этой инновационной технологии в транспортной отрасли.

ABSTRACT

The article discusses the physical basis of the operation of an electrophoretic film used to change the color of a car depending on light and climatic conditions. The promising directions of this innovative technology in the transport industry are shown.

Ключевые слова: транспорт; электрофоретическая пленка; технологии E-Ink; электрофорез.

Keywords: transport; electrophoretic film; E-Ink technology; electrophoresis.

В наши дни технологический прогресс набирает обороты, и автомобилестроение не остается в стороне. За последнее десятилетие в этой отрасли возникло немало новых инновационных разработок.

К примеру, дисплеи, проецирующие информацию на лобовые стекла автомобилей, самолетов и судов [3].

В скором времени ожидается появление совершенно новой интеллектуальной системы – подвески, которая, опираясь на данные множества датчиков и электронного блока управления, будет непрерывно анализировать состояние дорожного полотна. Это позволит обеспечить плавность хода и существенно снизить износ деталей подвески [13].

Уже сегодня автомобили, оснащенные системами автопилотирования, тестируются на дорогах общего пользования [6; 8; 12]. Широкое распространение получили и системы автоматической парковки, позволяющие водителю доверить эту задачу машине. Эти системы используют различные датчики для обнаружения препятствий и безопасной парковки транспортного средства.

Не так давно ведущие автомобильные компании мира продемонстрировали инновационные модели с функцией изменяемого цвета [1; 2; 5; 7; 9–11]. Принцип работы описываемой разработки основан на различиях в отражающих характеристиках светлых и тёмных тонов. В летний период оптимальным выбором будет белый кузов, поскольку он снижает поглощение солнечного тепла, что позволяет кондиционеру работать с меньшей нагрузкой. Зимой же предпочтительнее тёмный окрас, эффективно сохраняющий тепло и сокращающий время на прогрев машины.

В качестве инновационного способа персонализации автомобиля всё чаще рассматривают электрофоретическую пленку, разработанную по аналогии с технологией E-Ink, широко используемой в электронных книгах [14]. Эта пленка, по сути, представляет собой гибкие дисплеи, способные адаптироваться к сложным формам, включая выпуклости и углубления. Благодаря этому кузов автомобиля может быть полностью покрыт такими экранами, открывая широкие возможности для его внешнего оформления.

Принцип работы электронных чернил (технология E-Ink) – явление электрофореза, движение заряженных микрочастиц в жидкости под влиянием электрического поля [4]. В основе технологии лежат микрокапсулы, заполненные маслом, в которых плавают заряженные частицы двух цветов: белые (с положительным зарядом) и черные (с отрицательным зарядом). Эти микрокапсулы расположены между двумя электродами: прозрачным верхним (общим для всех капсул) и непрозрачными нижними (индивидуальными для каждой капсулы, по два на каждую капсулу). Верхний электрод нанесен на стекло. Управление нижними электродами позволяет контролировать положение частиц внутри капсулы и, как следствие, отображать черный цвет, белый или промежуточные оттенки серого цвета.

Рисунок 1. Конструктивные особенности электрофоретической пленки [2]: 1 – положительно заряженные микрочастицы (белые); 2− отрицательно заряженные микрочастицы (черные); 3 – прозрачная жидкость; 4 – прозрачный пластик; 5 – верхний прозрачный электрод; 6 – нижний прозрачный электрод

При приложении положительного напряжения к нижним электродам, отрицательно заряженные черные микрочастицы перемещаются к ним, в то время как положительно заряженные белые частицы отталкиваются и мигрируют к верхнему прозрачному электроду. Свет, проходящий через стекло, эффективно отражается от белых частиц, создавая визуальное восприятие белого цвета. Обратный процесс происходит при формировании черного цвета. При подаче разнополярного напряжения на соседние нижние электроды, происходит разделение частиц: половина черных притягивается к положительному электроду, а половина белых – к отрицательному, что приводит к формированию серого цвета. Индивидуальный контроль каждой микрокапсулы позволяет воспроизводить произвольные монохромные изображения.

Цвет формируется за счет перемещения черных и белых микрочастиц под воздействием электрического поля, рисунок 2. Положительное напряжение на нижних электродах притягивает черные частицы и отталкивает белые, которые поднимаются к прозрачному верхнему слою, отражая свет и создавая белый цвет. Для получения черного цвета происходит обратная ситуация. Серый цвет достигается путем разделения частиц: положительное напряжение притягивает черные, а отрицательное − белые. Благодаря возможности индивидуального управления каждой микрокапсулой, достигается высокая точность воспроизведения любого монохромного изображения.

Рисунок 2.  Получение монохромных изображений [2]

В отличие от хрупких стеклянных экранов электронных книг, электрофоретическая пленка использует гибкий пластик. Поскольку задача вывода сложных изображений на кузов автомобиля не ставилась, отпала необходимость в сложной системе управления каждой отдельной микрокапсулой, что значительно упростило электрическую схему. Основное преимущество этой технологии – крайне низкое энергопотребление. E-Ink экраны не излучают свет сами, а используют отраженный свет, как обычная бумага. Энергия тратится только на изменение цвета, а поддержание выбранного оттенка кузова не требует никаких затрат. Энергопотребление происходит только в момент изменения состояния пикселей, а поддержание статического изображения не требует затрат энергии.

Электрофоретическая пленка, находящаяся на начальном этапе внедрения, представляет собой многообещающую технологию для автомобильной отрасли. Следует отметить основные перспективные направления ее применения в транспортной отрасли.

1. Электрофоретическая пленка предлагает владельцам автомобилей простой и экономичный способ изменения внешнего вида, позволяя выразить индивидуальность и стиль.

2. В перспективе, эта пленка может заменить традиционные методы покраски, сокращая расходы на обслуживание и время, необходимое для рестайлинга. Возможности электрофоретической пленки не ограничиваются простой сменой цвета: она позволяет создавать сложные дизайнерские решения, такие как градиентные переходы или «эффект хамелеона».

3. Адаптируемость к различным климатическим условиям, включая устойчивость к высоким температурам и ультрафиолетовому излучению, обеспечивает долговечность и надежность.

4. Помимо эстетической функции, изменение цвета может использоваться для практических целей, например, для индикации уровня топлива или повышения видимости автомобиля в темное время суток, что способствует безопасности.

5. Технология также может найти применение в военной сфере для маскировки техники.

6. В автоспорте и на выставках рассматриваемая авторами статьи технология может быть использована для создания эффектных и запоминающихся образов.

Таким образом, электрофоретическая пленка – это инновационное и универсальное решение с большим потенциалом для трансформации подхода к автомобильному дизайну.

Список литературы:

1. В Германии придумали технологию, позволяющую менять цвет автомобиля силой мысли [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://avtonovostidnya.ru/avtoprom/279623 (дата обращения: 27.04.2025г.)
2. Как работает изменение цвета у автомобиля из будущего BMW iX Flow: E-Ink не только в книжках [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://club.dns-shop.ru/blog/t-81-elektronnyie-knigi/64803-kak-rabotaet-izmenenie-tsveta-u-avtomobilya-iz-buduschego-bmw-ix-flo/?utm_referrer=https%3A%2F%2Fyandex.ru%2F (дата обращения: 27.04.2025г.)
3. Катыс П.Г., Катыс Г.П. Микросистемные дисплеи, формирующие проекционные изображения // Микросистемная техника. − 2004. − № 3. − С. 7-12.
4. Коваленко А.С., Николаев А.М., Шилова О.А. Разработка и исследование наноматериалов для электрофоретических дисплеев // Наука настоящего и будущего. − 2020. − Т. 1. − С. 108-111.
5. Когда машины смогут менять цвета как хамелеон? Новое изобретение ученых [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://auto.mail.ru/article/82229-kogda-mashinyi-smogut-menyat-tsveta-kak-hameleon-n/ (дата обращения: 27.04.2025г.)
6. Мустафин Т.А. Интеллектуальный автопилот: технологии, проблемы и перспективы развития в автомобильном секторе // Актуальные исследования. −2024. −№ 4-1 (186). − С. 32-34.
7. Официальный сервисный центр BMW Премьер Авто [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://bmw-premier-auto.ru/terms/pervii-avtomobil-v-mire-menyayuschii-tsvet/ (дата обращения: 27.04.2025).
8. Плаксин В.В. Перспективы использования автопилота в автомобиле // Научный потенциал молодежных исследований: сб. ст. V Междунар. науч.-практ. конф. − Петрозаводск, 2021. − С. 181-186.
9. Российские боевые машины получат покрытие-«хамелеон», меняющее цвет в зависимости от окружающих условий [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://naked-science.ru/article/tech/rossijskie-boevye-mashiny-poluchat-pokrytie-hameleon (дата обращения: 27.04.2025г.)
10. Технологии будущего: кто придумал автомобиль-хамелеон [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://bamper.by/news/poleznosty/tekhnologii_budushchego-_kto_pridumal_avtomobil-khameleon/ (дата обращения: 27.04.2025).
11. Тойота, которая меняет цвет [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://avto-moto8.com/yaponskie-avto/tojota-kotoraya-menyaet-cvet.html (дата обращения: 27.04.2025г.)
12. Фасхиев Х.А. Переход на альтернативные виды топлива и автопилот как стратегические направления развития автотранспорта // Автомобильная промышленность. −2022. − № 1. − С. 32-39.
13. Ших А.А., Шиповалов Д.А. Развитие направления разработки регулируемой подвески автомобиля. электронно-управляемая подвеска автомобиля // Студенческий вестник. − 2020. − № 20-12 (118). − С. 22-25.
14. Якименко В.В. E-INK − электронная бумага // Актуальные проблемы авиации и космонавтики: сб. материалов VII Междунар. науч.-практ. конф., посвященной Дню космонавтики: в 3 т. Под общ. ред. Ю.Ю. Логинова. Красноярск, 2021. − С. 592-594.