CN108169978B - 电子纸及其制备方法、手写电子纸装置 - Google Patents

电子纸及其制备方法、手写电子纸装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种电子纸及其制备方法、手写电子纸装置，属于显示技术领域。其中，电子纸，包括：第一电极；与所述第一电极相对设置的第二透明电极，所述第二透明电极位于所述电子纸的显示侧；位于所述第一电极和所述第二透明电极之间的电子墨水层，所述电子墨水层中分布有微胶囊，所述微胶囊中封装有可用于显示至少一种颜色的磁性带电颗粒。本发明的技术方案能够实现在电子纸上的断电书写操作。

Description

电子纸及其制备方法、手写电子纸装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别是指一种电子纸及其制备方法、手写电子纸装置。
背景技术
电子纸是一种用电场驱动的显示装置，电子纸凭借着易于阅读、轻薄灵活、省电节能等优点越来越受到大家的欢迎。预计，电子纸市场持续稳定增长，到2020年将会有超过34亿美元的市场份额。
电子纸是一种薄膜状的材料，它是由成千上万个微小的胶囊状颗粒(称为微胶囊)涂在一种塑料基材上而制成的。微胶囊是电子纸的基本单元，它里面包含了两种不同颜色的纳米粒子(白色氧化钛颗粒和黑色碳粉粒子)。其中，白色粒子带有正电荷，黑色粒子带有负电荷。当在电子纸上表面的电极板上施加一个负电场时，带有正电荷的白色粒子就会在电场的作用下被吸引到电极板处，在那里聚集，使电极板处显示白色，同时，带有负电荷的黑色粒子在电场作用下被排斥到底层电极处隐藏起来。当在电子纸上表面的电极板上施加一个正电场时，黑色粒子和白色粒子的运动方向正好相反，这就是电子纸显示器的基本原理。
因为黑白粒子双稳态性的存在，当显示静态图像的时候，电子纸可以完全不耗电，换句话说，就是即使断开所有电源，电子纸依然能够保留最后一幅画面。但是在断电之后如果需要对电子纸的显示内容需要改写，则需要重新对电子纸加电，操作复杂，拓展电子纸的断电可书写功能，无疑将大大提升电子纸的市场竞争力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种电子纸及其制备方法、手写电子纸装置，能够实现在电子纸上的断电书写操作。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供技术方案如下：
一方面，提供一种电子纸，包括：
第一电极；
与所述第一电极相对设置的第二透明电极，所述第二透明电极位于所述电子纸的显示侧；
位于所述第一电极和所述第二透明电极之间的电子墨水层，所述电子墨水层中分布有微胶囊，所述微胶囊中封装有可用于显示至少一种颜色的磁性带电颗粒。
进一步地，所述磁性带电颗粒包括：
带电球体；
位于所述带电球体的表面上的纳米磁性粒子；
覆盖所述纳米磁性粒子和所述带电球体的颜色图层，所述颜色图层的颜色与所述磁性带电颗粒显示的颜色一致。
进一步地，所述纳米磁性粒子包括Ni和Fe3O4。
进一步地，所述磁性带电颗粒包括黑色磁性带电颗粒、红色磁性带电颗粒、绿色磁性带电颗粒和蓝色磁性带电颗粒中的至少一者。
本发明实施例还提供了一种电子纸的制备方法，包括：
形成第一电极；
形成与所述第一电极相对设置的第二透明电极，所述第二透明电极位于所述电子纸的显示侧；
在所述第一电极和所述第二透明电极之间形成电子墨水层，所述电子墨水层中分布有微胶囊，所述制备方法还包括：
在所述微胶囊中封装可用于显示至少一种颜色的磁性带电颗粒。
进一步地，还包括制备所述磁性带电颗粒的步骤，制备所述磁性带电颗粒的步骤包括：
提供一带电球体；
在所述带电球体的表面上采用化学镀的方法进行纳米磁性粒子的沉积；
在所述带电球体沉积有所述纳米磁性粒子的表面上沉积颜色图层，所述颜色图层的颜色与所述磁性带电颗粒显示的颜色一致。
进一步地，所述在所述带电球体的表面上采用化学镀的方法进行纳米磁性粒子的沉积包括：
在混合有所述带电球体的溶液中加入NiCl2溶液、无水乙醇以及蒸馏水得到混合溶液，将所述混合溶液搅拌均匀后放入恒温磁力搅拌器，进行加热搅拌，并在加热搅拌过程中向所述混合溶液加入NaOH溶液使得所述混合溶液的PH＝14；
在PH＝14的所述混合溶液中逐滴加入水合肼，在所述混合溶液的温度升至50℃后，保温0.4-0.6h，将保温后的混合溶液洗涤后放在真空干燥箱，在50℃的温度下干燥1.8-2.2h，得到表面沉积有磁性纳米Ni粒子的带电球体。
进一步地，所述在所述带电球体沉积有所述纳米磁性粒子的表面上沉积颜色图层包括：
将表面沉积有磁性纳米Ni粒子的带电球体在乙醇溶液中超声波分散后，放置于浓度为0.5～4g/L，PH为6.0-10.0的多巴胺溶液中，以30-100转/min的搅拌速率搅拌2-48h，得到表面沉积有聚多巴胺的黑色磁性带电颗粒。
本发明实施例还提供了一种手写电子纸装置，包括如上所述的电子纸。
进一步地，还包括电子笔，所述电子笔包括：
主体部；
缠绕在所述主体部上的导电线圈；
控制器，能够控制所述导电线圈的通电状态以及所述导电线圈上通过的电流大小。
本发明的实施例具有以下有益效果：
上述方案中，电子墨水层中分布有微胶囊，微胶囊中封装有可用于显示至少一种颜色的磁性带电颗粒，这样在电子纸断电后，可以对电子纸施加磁场，通过磁场将显示颜色的磁性带电颗粒吸附到电子纸表面进行显示，从而在电子纸断电后也能够实现断电书写，不需要对电子纸重新加电后再书写，使得书写操作变得简便；另外，通过调整磁场的强度，还可以调整书写笔迹的粗细。
附图说明
图1为本发明实施例磁性带电颗粒的示意图；
图2为本发明实施例电子笔的示意图；
图3为本发明实施例电子纸显示黑白图像的示意图；
图4和图5为本发明实施例在电子纸上进行断电书写操作的示意图。
附图标记
1 磁性带电颗粒
2 纳米磁性粒子
3 颜色图层
4 笔尖
5 主体部
6 可变电阻
7 第一电极
8 第二透明电极
9 白色带电颗粒
10 微胶囊
具体实施方式
为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
现有技术中，电子纸的应用越来越广泛，比如在超市中，经常利用电子纸作为商品标签来显示商品的信息及价格，由于商品的价格经常发生变动，现有技术中如果在断电后需要对商品标签进行更改，则还需要对商品标签重新上电后才能对商品的信息和价格进行更改，操作十分不方便。
鉴于上述问题，本发明的实施例提供一种电子纸及其制备方法、手写电子纸装置，能够实现在电子纸上的断电书写操作。
本发明实施例提供一种电子纸，包括：
第一电极；
与所述第一电极相对设置的第二透明电极，所述第二透明电极位于所述电子纸的显示侧；
位于所述第一电极和所述第二透明电极之间的电子墨水层，所述电子墨水层中分布有微胶囊，所述微胶囊中封装有可用于显示至少一种颜色的磁性带电颗粒。
本实施例中，电子墨水层中分布有微胶囊，微胶囊中封装有可用于显示至少一种颜色的磁性带电颗粒，这样在电子纸断电后，可以对电子纸施加磁场，通过磁场将显示颜色的磁性带电颗粒吸附到电子纸表面进行显示，从而在电子纸断电后也能够实现断电书写，不需要对电子纸重新加电后再书写，使得书写操作变得简便；另外，通过调整磁场的强度，还可以调整书写笔迹的粗细，磁场的强度越大，则吸附的磁性带电颗粒的数量越多，书写笔迹越粗；磁场的强度越小，则吸附的磁性带电颗粒的数量越少，书写笔迹越细。
这样在本实施例的电子纸用做商品标签来显示商品的信息及价格时，在需要对商品标签进行更改时，可以直接对电子纸施加磁场，通过磁场对商品标签上显示的商品的信息和价格进行更改，操作简便。
如图1所示，本实施例的磁性带电颗粒1包括：
带电球体；
位于所述带电球体的表面上的纳米磁性粒子2；
覆盖所述纳米磁性粒子2和所述带电球体的颜色图层3，所述颜色图层3的颜色与所述磁性带电颗粒1显示的颜色一致。
其中，带电球体可以带正电也可以带负电。在对第一电极7和第二电极施加电信号后，第一电极7和第二电极之间产生电场，带电球体可以在电场的作用下运动。
具体地，可以在带电球体的表面采用化学镀的方法进行纳米磁性粒子2的沉积，在带电球体的表面沉积纳米磁性粒子2后，能够使得带电球体具有磁性，能够受到磁场的作用。所述纳米磁性粒子2具体可以包括Ni和Fe3O4。
由于在带电球体的表面沉积纳米磁性粒子2后，带电球体显示的颜色将会受到纳米磁性粒子2的影响，因此，为了避免磁性带电颗粒1显示的颜色受到纳米磁性粒子2的影响，颜色显示不纯，在纳米磁性粒子2和带电球体上还覆盖有颜色图层3，所述颜色图层3的颜色与所述磁性带电颗粒1显示的颜色一致。颜色图层3的颜色可以根据需要来设置，在电子纸的基底颜色为白色时，颜色图层3具体可以呈红色、绿色、蓝色和黑色。如图1所示，是在纳米磁性粒子2和带电球体上覆盖黑色的颜色图层3。
本实施例中，微胶囊10中可以封装有一种颜色的磁性带电颗粒1，还可以封装两种以上颜色的磁性带电颗粒1，具体地，所述磁性带电颗粒1包括黑色磁性带电颗粒1、红色磁性带电颗粒1、绿色磁性带电颗粒1和蓝色磁性带电颗粒1中的至少一者。
在微胶囊10中封装两种以上颜色的磁性带电颗粒1时，可以通过调整带电球体上的纳米磁性粒子2的数量来调整磁性带电颗粒1的磁性大小，进而通过控制磁场的强度来吸附不同颜色的磁性带电颗粒1到电子纸表面进行显示，从而实现不同颜色的显示。比如，微胶囊10中封装有红色磁性带电颗粒1和黑色磁性颗粒，可以在黑色磁性颗粒上沉积比较多的纳米磁性粒子2，则黑色磁性颗粒的磁性比较大；在红色磁性颗粒上沉积比较少的纳米磁性粒子2，则红色磁性颗粒的磁性比较小。在断电后对电子纸进行书写操作，在施加比较小的磁场时，仅有黑色磁性颗粒将会被吸附到电子纸表面显示黑色；在施加比较大的磁场时，黑色磁性颗粒和红色磁性颗粒都会被吸附到电子纸表面进行显示。
本发明实施例还提供了一种电子纸的制备方法，包括：
形成第一电极7；
形成与所述第一电极7相对设置的第二透明电极8，所述第二透明电极8位于所述电子纸的显示侧；
在所述第一电极7和所述第二透明电极8之间形成电子墨水层，所述电子墨水层中分布有微胶囊10，所述制备方法还包括：
在所述微胶囊10中封装可用于显示至少一种颜色的磁性带电颗粒1。
本实施例中，电子墨水层中分布有微胶囊10，微胶囊10中封装有可用于显示至少一种颜色的磁性带电颗粒1，这样在电子纸断电后，可以对电子纸施加磁场，通过磁场将显示颜色的磁性带电颗粒1吸附到电子纸表面进行显示，从而在电子纸断电后也能够实现断电书写，不需要对电子纸重新加电后再书写，使得书写操作变得简便；另外，通过调整磁场的强度，还可以调整书写笔迹的粗细，磁场的强度越大，则吸附的磁性带电颗粒1的数量越多，书写笔迹越粗；磁场的强度越小，则吸附的磁性带电颗粒1的数量越少，书写笔迹越细。
这样在本实施例的电子纸用做商品标签来显示商品的信息及价格时，在需要对商品标签进行更改时，可以直接对电子纸施加磁场，通过磁场对商品标签上显示的商品的信息和价格进行更改，操作简便。
进一步地，所述制备方法还包括制备所述磁性带电颗粒1的步骤，制备所述磁性带电颗粒1的步骤包括：
提供一带电球体；
在所述带电球体的表面上采用化学镀的方法进行纳米磁性粒子2的沉积；
在所述带电球体沉积有所述纳米磁性粒子2的表面上沉积颜色图层3，所述颜色图层3的颜色与所述磁性带电颗粒1显示的颜色一致。
其中，带电球体可以带正电也可以带负电。在对第一电极7和第二电极施加电信号后，第一电极7和第二电极之间产生电场，带电球体可以在电场的作用下运动。
具体地，可以在带电球体的表面采用化学镀的方法进行纳米磁性粒子2的沉积，在带电球体的表面沉积纳米磁性粒子2后，能够使得带电球体具有磁性，能够受到磁场的作用。所述纳米磁性粒子2具体可以包括Ni和Fe3O4。
由于在带电球体的表面沉积纳米磁性粒子2后，带电球体显示的颜色将会受到纳米磁性粒子2的影响，因此，为了避免磁性带电颗粒1显示的颜色受到纳米磁性粒子2的影响，颜色显示不纯，在纳米磁性粒子2和带电球体上还覆盖有颜色图层3，所述颜色图层3的颜色与所述磁性带电颗粒1显示的颜色一致。颜色图层3的颜色可以根据需要来设置，在电子纸的基底颜色为白色时，颜色图层3具体可以呈红色、绿色、蓝色和黑色。如图1所示，是在纳米磁性粒子2和带电球体上覆盖黑色的颜色图层3。
本实施例中，微胶囊10中可以封装有一种颜色的磁性带电颗粒1，还可以封装两种以上颜色的磁性带电颗粒1，具体地，所述磁性带电颗粒1包括黑色磁性带电颗粒1、红色磁性带电颗粒1、绿色磁性带电颗粒1和蓝色磁性带电颗粒1中的至少一者。
在微胶囊10中封装两种以上颜色的磁性带电颗粒1时，可以通过调整带电球体上的纳米磁性粒子2的数量来调整磁性带电颗粒1的磁性大小，进而通过控制磁场的强度来吸附不同颜色的磁性带电颗粒1到电子纸表面进行显示，从而实现不同颜色的显示。比如，微胶囊10中封装有红色磁性带电颗粒1和黑色磁性颗粒，可以在黑色磁性颗粒上沉积比较多的纳米磁性粒子2，则黑色磁性颗粒的磁性比较大；在红色磁性颗粒上沉积比较少的纳米磁性粒子2，则红色磁性颗粒的磁性比较小。在断电后对电子纸进行书写操作，在施加比较小的磁场时，仅有黑色磁性颗粒将会被吸附到电子纸表面显示黑色；在施加比较大的磁场时，黑色磁性颗粒和红色磁性颗粒都会被吸附到电子纸表面进行显示。
进一步地，以在带电球体上沉积磁性纳米Ni粒子为例，所述在所述带电球体的表面上采用化学镀的方法进行纳米磁性粒子2的沉积包括：
在混合有所述带电球体的溶液中加入NiCl2溶液、无水乙醇以及蒸馏水得到混合溶液，将所述混合溶液搅拌均匀后放入恒温磁力搅拌器，进行加热搅拌，并在加热搅拌过程中向所述混合溶液加入NaOH溶液使得所述混合溶液的PH＝14；
在PH＝14的所述混合溶液中逐滴加入水合肼，在所述混合溶液的温度升至50℃后，保温0.4-0.6h，将保温后的混合溶液洗涤后放在真空干燥箱，在50℃的温度下干燥1.8-2.2h，得到表面沉积有磁性纳米Ni粒子的带电球体。
具体地，用移液管中在已经混合好带电球体的溶液中加入10ml 0.8mol/LNiCl2溶液，13.6ml无水乙醇，6.7mL蒸馏水于100mL的小烧杯中，搅拌均匀后放入数显恒温磁力搅拌器，边加热边搅拌。在加热搅拌过程中，加入5mol/L的NaOH溶液调制PH＝14左右。调好PH后，在混合溶液中逐滴加入水合肼约20mL，当温度升至50℃后，保温约0.5h。所得的样品洗涤后放在真空干燥箱，在50℃下干燥2h。即可得到表面沉积磁性Ni纳米粒子的带电球体，通过调节NiCl2的浓度即可获得不同磁性的镀Ni的磁性带电颗粒1。
进一步地，所述在所述带电球体沉积有所述纳米磁性粒子2的表面上沉积颜色图层3包括：
将表面沉积有磁性纳米Ni粒子的带电球体在乙醇溶液中超声波分散后，放置于浓度为0.5～4g/L，PH为6.0-10.0的多巴胺溶液中，以30-100转/min的搅拌速率搅拌2-48h，得到表面沉积有聚多巴胺的黑色磁性带电颗粒1。
本发明实施例还提供了一种手写电子纸装置，包括如上所述的电子纸。本实施例中，电子纸的电子墨水层中分布有微胶囊10，微胶囊10中封装有可用于显示至少一种颜色的磁性带电颗粒1，这样在电子纸断电后，可以对电子纸施加磁场，通过磁场将显示颜色的磁性带电颗粒1吸附到电子纸表面进行显示，从而在电子纸断电后也能够实现断电书写，不需要对电子纸重新加电后再书写，使得书写操作变得简便；另外，通过调整磁场的强度，还可以调整书写笔迹的粗细，磁场的强度越大，则吸附的磁性带电颗粒1的数量越多，书写笔迹越粗；磁场的强度越小，则吸附的磁性带电颗粒1的数量越少，书写笔迹越细。
这样在本实施例的电子纸用做商品标签来显示商品的信息及价格时，在需要对商品标签进行更改时，可以直接对电子纸施加磁场，通过磁场对商品标签上显示的商品的信息和价格进行更改，操作简便。
进一步地，手写电子纸装置还包括电子笔，如图2所示，所述电子笔包括：
主体部5；
缠绕在所述主体部5上的导电线圈；
控制器，能够控制所述导电线圈的通电状态以及所述导电线圈上通过的电流大小。
具体地，控制器可以通过与导电线圈串联的可变电阻6来实现，在对电子纸进行断电书写操作时，根据磁场强度计算公式H＝N*I/L来控制电子笔产生的磁场的强度H，其中，N为导电线圈的匝数，I为导电线圈上的电流大小，L为主体部5的长度，这样可以通过调节可变电阻6的阻值R来控制导电线圈上的电流I大小，进而在电子笔笔尖4位置产生不同的磁场强度，从而达到书写不同粗细笔迹的目的。
如图3所示，电子纸的微胶囊10中包括有白色带电颗粒9和黑色磁性带电颗粒1，在电子纸进行带电显示时，黑色磁性带电颗粒1在电场作用下向着与其极性相反的电极移动，显示出黑白图像。
如图4和图5所示，在电子纸断电后，利用电子笔进行书写操作时，控制电子笔产生磁场，并利用电子笔在断电后的电子纸上进行移动，黑色磁性带电颗粒1在磁场作用下，向电子纸的表面移动，此时白色带电颗粒9和黑色磁性带电颗粒1的双稳态被破坏，黑色磁性带电颗粒1被吸附到电子纸表面，从而显示出电子纸笔书写痕迹。另外，通过调整电子笔产生磁场的强度，还可以调整书写笔迹的粗细，电子笔产生磁场的强度越大，则吸附的黑色磁性带电颗粒1的数量越多，书写笔迹越粗；电子笔产生磁场的强度越小，则吸附的黑色磁性带电颗粒1的数量越少，书写笔迹越细。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种电子纸的制备方法，包括：
形成第一电极；
形成与所述第一电极相对设置的第二透明电极，所述第二透明电极位于所述电子纸的显示侧；
在所述第一电极和所述第二透明电极之间形成电子墨水层，所述电子墨水层中分布有微胶囊，其特征在于，所述制备方法还包括：
在所述微胶囊中封装可用于显示至少一种颜色的磁性带电颗粒，所述磁性带电颗粒包括黑色磁性带电颗粒、红色磁性带电颗粒、绿色磁性带电颗粒和蓝色磁性带电颗粒，所述微胶囊中封装有两种以上颜色的磁性带电颗粒，不同颜色的磁性带电颗粒的磁性大小不同；
还包括制备所述磁性带电颗粒的步骤，制备所述磁性带电颗粒的步骤包括：
提供一带电球体；
在所述带电球体的表面上采用化学镀的方法进行纳米磁性粒子的沉积；
在所述带电球体沉积有所述纳米磁性粒子的表面上沉积颜色图层，所述颜色图层的颜色与所述磁性带电颗粒显示的颜色一致；
所述在所述带电球体的表面上采用化学镀的方法进行纳米磁性粒子的沉积包括：
在混合有所述带电球体的溶液中加入NiCl2溶液、无水乙醇以及蒸馏水得到混合溶液，将所述混合溶液搅拌均匀后放入恒温磁力搅拌器，进行加热搅拌，并在加热搅拌过程中向所述混合溶液加入NaOH溶液使得所述混合溶液的PH＝14；
在PH＝14的所述混合溶液中逐滴加入水合肼，在所述混合溶液的温度升至50℃后，保温0.4-0.6h，将保温后的混合溶液洗涤后放在真空干燥箱，在50℃的温度下干燥1.8-2.2h，得到表面沉积有磁性纳米Ni粒子的带电球体。
2.根据权利要求1所述的电子纸的制备方法，其特征在于，所述在所述带电球体沉积有所述纳米磁性粒子的表面上沉积颜色图层包括：
将表面沉积有磁性纳米Ni粒子的带电球体在乙醇溶液中超声波分散后，放置于浓度为0.5～4g/L，PH为6.0-10.0的多巴胺溶液中，以30-100转/min的搅拌速率搅拌2-48h，得到表面沉积有聚多巴胺的黑色磁性带电颗粒。
3.一种电子纸，其特征在于，采用如权利要求1或2所述的制备方法制备得到，包括：
第一电极；
与所述第一电极相对设置的第二透明电极，所述第二透明电极位于所述电子纸的显示侧；
位于所述第一电极和所述第二透明电极之间的电子墨水层，所述电子墨水层中分布有微胶囊，所述微胶囊中封装有可用于显示至少一种颜色的磁性带电颗粒，所述磁性带电颗粒包括黑色磁性带电颗粒、红色磁性带电颗粒、绿色磁性带电颗粒和蓝色磁性带电颗粒，所述微胶囊中封装有两种以上颜色的磁性带电颗粒，不同颜色的磁性带电颗粒的磁性大小不同。
4.根据权利要求3所述的电子纸，其特征在于，所述磁性带电颗粒包括：
带电球体；
位于所述带电球体的表面上的纳米磁性粒子；
覆盖所述纳米磁性粒子和所述带电球体的颜色图层，所述颜色图层的颜色与所述磁性带电颗粒显示的颜色一致。
5.根据权利要求4所述的电子纸，其特征在于，所述纳米磁性粒子包括Ni和Fe3O4。
6.一种手写电子纸装置，其特征在于，包括如权利要求3-5中任一项所述的电子纸。
7.根据权利要求6所述的手写电子纸装置，其特征在于，还包括电子笔，所述电子笔包括：
主体部；
缠绕在所述主体部上的导电线圈；
控制器，能够控制所述导电线圈的通电状态以及所述导电线圈上通过的电流大小。
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