Mit Elektrobenetzung (englisch electrowetting) wird das physikalische Phänomen bezeichnet, bei dem ein elektrisches Feld durch Veränderung der Oberflächenspannung einer Flüssigkeit (Elektrokapillarität) dazu führt, dass die Flüssigkeit einen Gegenstand stärker benetzt. Gabriel Lippmann lieferte 1875 die physikalische Erklärung dazu.
Aufbau einer Elektrobenetzungszelle
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Grundsätzlich besteht eine Elektrobenetzungszelle immer aus einer Art Kondensator, bei dem der Platz zwischen den Elektroden mit einer hydrophoben Flüssigkeit (z. B. Öl) und Wasser gefüllt ist, wobei eine der Elektroden hydrophob beschichtet ist. Ohne Feld legt sich das Öl als Film über die beschichtete Elektrode, mit Feld verdrängt das Wasser den Ölfilm, da das anliegende Feld die Polarisation der Dipole in der Wasseroberfläche aufhebt.
Kontaktwinkel der Flüssigkeiten
BearbeitenDer Kontaktwinkel verringert sich mit zunehmender Spannung U zwischen dem Flüssigkeitstropfen und der Elektrode unter der Auflagefläche gemäß der Lippmann-Gleichung:
- Φ: Kontaktwinkel der Elektrobenetzung
- Φ0: Kontaktwinkel ohne elektrische Spannung
- ε: Permittivität des Dielektrikums zwischen Elektrode und Flüssigkeit
- d: Schichtdicke des Dielektrikums
- σ: Oberflächenspannung der Flüssigkeit
Anwendungsgebiete
BearbeitenÜber die Ausgestaltung des Flüssigkeitsraumes, der Elektroden und der Farbe des Öls kann man unterschiedliche elektrooptische Bauelemente realisieren:
- Farbdisplays
- Flüssiglinsen mit einstellbarer Brennweite
- Irisblenden
Elektrobenetzung kann in der Mikrofluidik Flüssigkeitsoberflächen stabilisieren, die sonst wegen der Kapillarkräfte zur Auflagefläche dynamisch instabil sind.
Weblinks
Bearbeiten- What is Electrowetting Display and How it Works? In: Ehemals Liquavista. (englisch).
- Messebericht über EW-Linsensystem
- ElectroWetting Switch
- Karlheinz Blankenbach: Electrowetting – von der Physik zu Displays. (Populärwissenschaftlicher Artikel, 2010; PDF-Datei; 505 kB).