表面張力的應用

表面張力既然牽涉到這麼多的特殊現象，那麼該如何去控制乃至應用這些現象呢？在與表面張力有關的各種現象中，接觸角扮演著極為重要的角色，藉由改變表面張力可以控制接觸角，進而應用由表面張力所牽涉到的各種現象。

一個系統的毛細管直徑已經固定，不容改變，而接觸角可以藉由表面處理或潤濕劑來改變，但是這種技術不能發揮即時控制的效果。當液體表面累積有電荷時，由於同性相斥的關係，拉伸薄膜所需的力就會減少，表面張力也因而降低。電濕潤（electrowetting）就是利用這種現象，在液面施一電壓，藉由表面張力的減少和接觸角的改變，掌控液－固間的潤濕狀態。

先前，我們只知毛細管現象的壓差是由毛細管的半徑或液體的內聚力與附著力來決定，它們都是已經固定的數值。如今可經由施加電壓來改變表面張力，進而控制壓差，這個結果對於控制微流道的液體流動有很大的意義，不須依賴笨拙或複雜的機械原理。

另一個有趣的應用是液滴接觸角可隨施加電壓而改變。未加電壓時，較大的表面張力產生較大的接觸角，使液滴呈球形。施加電壓時，因表面張力的減小，接觸角也隨著降低，致使液滴可潤濕基板。奈米表面的空隙不容易潤濕，清潔時會產生死角，化學反應時也會使有效表面積減少，電濕潤可以解決這種困境。

液態鏡頭（liquid lens）是近年發展出來電濕潤的具體應用，除兩個電極之外，包括兩種互不相溶的絕緣液和導電液，其間當然有介面存在，而且兩液體的光折射係數也不同。其設計為液態鏡頭未加電壓時，入射光無法聚焦。當施加電壓時，由於絕緣液和導電液界面的接觸角改變，兩者之間的曲面因而改變，鏡頭的焦距也改變，使入射光能夠聚焦成像。

液態鏡頭的絕緣液和導電液必須不互溶，兩者折射係數的搭配也非常重要。液態鏡頭的焦距可設計成由電極電壓控制，成為可變焦鏡頭，能有效改善機械式鏡頭需要伸縮的空間及產生噪音的困擾。如果在基板上做成矩陣式薄膜液態鏡頭，則可由聚焦的控制成像，它的用途是電子紙（electronic paper）。

在微米的世界裡，由於表面積與體積的比值很大，表面張力扮演非常重要的角色。當尺寸小於一毫米時，表面張力的重要性逐漸明顯，且和尺寸成反比，當尺度小至數十微米時，表面張力就成為主導的力量了。

表面張力的理論已經發展了一百多年，人們幾乎不需思索就可加以應用，電潤濕更是幾乎被遺忘的科技，在教學過程中少有提及。雖然沒有高科技的深奧學問可言，隨著微機電系統及奈米科技的發展，它應可占有一席之地。

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