电场可以用来灵活改变固体表面的润湿性,此即为电润湿效应,电润湿效应已在可变焦透镜、电子书、户外显示、数字微流体等现代光电子器件和生物芯片中获得应用。然而电润湿中的接触角饱和问题(当电压超过一定值时浸润性不再随电压增加而增强)一直被认为是不可突破的极限,从而限制了众多器件的工作性能和产业发展。

西安交通大学的邵金友教授、李祥明博士及其合作者首次发现了电润湿效应中的接触角回退现象:接触角在到达饱和状态之前会首先超越这一饱和值,然后再回退至饱和状态。该研究指出,液-固界面处产生了受限电荷并形成了衍生电场,衍生电场对外加电场的屏蔽效应导致了接触角回退现象。据此,研究人员根据界面电荷的受限规律提出利用时间调制的方波电压代替以往的直流电压和正弦电压,可主动适应受限电荷的衍射电场从而使受限电荷的屏蔽效应变成增强效应,从而阻止了接触角的回退现象,实现了接触角的最小化。

邵金友教授指出,由于该方法适用于多种液体(如水、离子液体)与固体(如二氧化硅、特氟龙)的界面体系,因而将具有广泛的应用领域,例如增强液体透镜的变焦能力、提高显示器的对比度、提高数字微流体器件的工作效率,等等。此外,该课题组利用电润湿效应开发了一种柔性大面积非球面微透镜阵列制造的批量化技术。

该研究以封面论文发表在《Advanced Functional Materials》。
http://onlinelibrary.wiley.com/resolve/doi?DOI=10.1002%2Fadfm.201504705
原文标题:Decreasing the Saturated Contact Angle in Electrowetting-on-Dielectrics by Controlling the Charge Trapping at Liquid–Solid Interfaces


