图11 基于EWOD的微阀门
4.2 光学应用
4.2.1 微透镜 Peseux和Berge最早提出了利用EWOD原理的微流体变焦透镜[18]。在平衡状态下，液气表面会形成一个光滑完整的曲面。与常规固态透镜相比，液体透镜是柔性的，其曲率、焦距可通过改变液体形状调节。显然的，液滴的形状的变化可以通过利用EWOD
里面充满了非极性原理改变液滴的接触角来实现。Peseux和Berge设计了一个封闭小空间，
油滴和盐水溶液的混合液（两者不相溶），这两种液体的密度差别在10-3以下，可以减小重力和外界环境对油滴表面形状引起的干扰，使得即使在倾斜状态下，界面也是标准球面。绝缘层采用中间厚边缘薄的凸形特殊结构，这样使得透镜光轴在外加电压不为零的情况下能稳定在中心位置，而不会受外界的影响。如图12（a），在低压下油滴接触角较小（实线部分），反之，电压越高，接触角越大（虚线部分）。12（b）反映了液滴透镜折射率和焦距与外加电压之间的关系。
图12 EWOD透镜 (a)原理图。其中(1)为非极性流体，(2)为盐水溶液。底板阴影部分为亲水层，非阴影部分极板为憎水层。 (b) 液滴透镜折射率和焦距与外加电压之间的关系。图中2条线分别表示随电压增大和减小的曲线。2条曲线基本重合，表示其滞回特性良好。
大多数变焦透镜的焦点只能沿着光轴作一维的运动，2003年Krupenkin等人[19]研究出一种结构新颖的流体变焦透镜（图13），这种透镜的最大特点是既可使焦点位置沿光轴变化，又可在一个平面内调整液滴自身的横向位置，从而实现焦点位置在三维空间内可调。通过在所有控制电极上施加相同的电压，可均一地改变液滴的接触角，进而改变液面曲率；通施加不同偏置电压于控制电极，可使液滴向高电压电极一侧移动，从而调整液滴的横向位置。
图13 三维可调液体显微透镜结构示意图
2004年，飞利浦研究实验室的Hendriks、Kuiper等人[20]根据人眼的结构研制出一种高性能的仿生流体变焦微透镜，如图14所示。处在最下面的是640×480像素的CMOS成像传感器阵列；紧接着是一个塑料透镜，用于矫正成像清晰度；接着便是液体透镜；然后是一个缩短了的玻璃球体，用以实现将所有波长的光会聚于一点，进一步提高成像清晰度；之后又是一个塑料透镜，最后是固定光圈。通过改变施加的电压，透镜既能像凸透镜会聚光线，又能像凹透镜那样发散光线（图15）。该结构典型响应时间为10ms；可以对2cm到无穷远距离的物体清晰成像；工作温度为-30℃～+ 60℃，工作温度范围为-40℃～+85℃。无论从结构还是性能上看，这种器件都达到了产品化的水平。
图14 流体变焦透镜结构图
图15 通过施加不同电压改变透镜类型
4.2.2 纤维光学 在20世纪80年代，Jackel等人利用电润湿现象设计了光开关[21]。他们通过控制微流道中水银液滴的运动，通过其表面反射来控制光复用器中光线的传播（图16）。
图16 光开关 (a)未加电压时，光路由1到3
(b)加电压后，水银液滴运动到中间，其表面将1的光线反射入2
2002年，Mach等人进行了利用电润湿调制光波导的研究[22]。研究中将部分光纤表面覆盖物剥离，使光纤与周围流体介质相接触；通过调节剥离处流体的折射率对光纤传输的光束进行调制。图17(a)为此装置原理图。光纤通过一直通道，通道内充满盐水溶液和另外一种与盐水溶液不相溶的液体。盐水溶液可在电润湿作用下在剥离区域运动，从而通过不同的覆盖率改变此区域折射率，从而达到对光纤中光线进行调制的作用。图17(b)表示了不同覆盖率下，光波的衰减情况。
图17 (a)装置原理图 (b)不同覆盖率下的光线衰减情况
4.2.3 显示技术 2003年，Philips公司的Feenstra与Hayes等首先研制出基于EWOD的反射式显示器件的原型[23]。其基本结构如图18（a）所示。当没有外加驱动电压时，油滴自动平铺在水层和疏水性绝缘层之间，此时显示自然的油的颜色（图18（a）），当施加足够大的驱动电压时，水将浸润到下面的绝缘层，将油挤到侧面，此时，正面就呈现出底层的绝缘层的颜色（图18（b））。
图18 (a) 未加驱动电压时油滴平铺在显示单元内 (b) 外加驱动电压时油滴被鼓起
2004年，Cincinnati大学的Heikenfeld等[24]研制了一种基于EWOD效应的光波耦合平板显示器，这是一种发光型显示器件，其显示的开关原理同Philips公司的类似，但是油膜内的有机发光体代替了之前的油溶性染料，可以在特定的背光源下受激发光（图19）。它具有发光强度和对比度大、发光效率高、工作电压低以及响应速度快等特点。
图19 显示单元的(a)开启和(b)关闭状态
4.3 其他应用
除上述的应用之外，介质上电湿润还在微流体搅拌、散热等各方面得到应用。Baret等巧妙地构造了一个基于电润湿的振动模型[25]，利用此模型可以搅拌体积很小的液体。
其有望在微器件散热方面得到Aggarwal等运用电润湿动力学制备出纯电润湿驱动的液体流，
应用[26]。Yi和Kim等研究发现，通过电润湿可以实现无喷头印刷[27]。它结合了EWOD动力学、不同的表面润湿性以及几何学，没有固体和固体直接接触。Kim的研究小组利用电润湿中液体形状会改变的特点，构造出基于电润湿的液体场效应管[28]，并对其输出特性进行测量，其不但有传统半导体场效应管所具备的开关特性，而且具备漏电流较小、没有漏电流饱和等优点。
5 面临的障碍
虽然电润湿的理论研究和应用都取得了很大的进展，可是仍面对以下难题：
一、触角饱和。根据Lippmann-Young方程可得，随着外加电压的增加，接触角会趋向于0。但实验研究表明，当接触角达到一个临界值时，通过外加电压很难使它再减小。这个现象引起了众多研究者的兴趣。但到目前仍没有一个大家共同认可的解释。
二、接触角滞后。接触角滞后是指在液体的接触角变化时存在前进接触角和后退接触角。电压增加时和电压减少时，同一电压所对应的接触角也不相同。如何消除接触角滞后对电润湿的影响是电润湿实际应用中需要考虑的一个重要问题。
三、电润湿中的电解。在介电材料和液体确定的情况下，获得较大接触角改变的两种途径是提高外加电压或减少介电层的厚度。这两种方法都有可能加速介电层的击穿，导致电润湿中的液体发生电解，液体在还没发生接触角变化时就会电解，产生气泡。电润湿中的电解将造成器件的损坏。
6 总结与展望
介质上电润湿已经在理论和应用上都取得相当多的成果。基于其原理的各种器件，特别是显示技术和微透镜，在未来都具有很大的发展前景。然而目前还有很多问题尚未解决，需要未来更深入的研究。