エレクトロウェッティング
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エレクトロウェッティング効果は「固体-電解液間に印加される電圧による固体-電解液接触角の変化」と定義される。エレクトロウェッティング現象は、電場が印加された結果として生じる力を考えることにより説明することができる。電解液滴の端付近のフリンジ電場は液滴を電極に押し付ける力を生じさせ、巨視的な接触角を小さくし、接触面積を広げる傾向がある。また、熱力学的見地から説明することもできる。表面張力はある面積の表面を生じさせるために必要なヘルムホルツの自由エネルギーとして定義されるが、問題の系におけるヘルムホルツの自由エネルギーは化学的成分と電気力学的成分で書き下すことができる。化学的成分は電場が無い場合の通常の固体-電解液界面の表面張力に等しいが、電気力学的成分は導体と電解液間に形成されるキャパシタに蓄えられるエネルギーに等しく、この成分は印加する電場によって変動する。
エレクトロウェッティング挙動を最も単純に導出するためには熱力学モデルを用いるとよい。一方で、フリンジ場の精密な形状と液滴の局所曲率との相互作用を考慮すると詳細な数理モデルを得ることができる。以下には熱力学的導出を示す。
γ w s {\displaystyle \gamma _{ws}\,} – 電気力学的成分と化学的成分を総和した電解液と導体との間の総表面自由エネルギー
γ w s 0 {\displaystyle \gamma _{ws}^{0}\,} – 電場の無い場合の電解液と導体との間の表面自由エネルギー
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