[發明專利]用于材料潤濕性改變的方法和裝置

無效

• 申請號: 200680043487.5
• 申請日: 2006-10-26
• 公開（公告）號: CN101312793A
• 公開（公告）日: 2008-11-26
• 發明（設計）人: 吉爾·羅森曼;丹尼爾·阿羅諾夫;尤里基斯·德赫塔斯
• 申請（專利權）人: 特拉維夫大學拉莫特有限公司
• 主分類號: B05D3/06
• 分類號: B05D3/06
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 王達佐;韓克飛

發明領域

本發明涉及改變表面潤濕性的方法和裝置。

技術背景

親水性是材料對水顯示親合性的特性。當將這些材料潤濕后在其表面形成水膜或涂層。親水材料顯示低的接觸角值(水滴與固態表面之間的角(圖1))。另一方面，疏水材料對水具有相反的響應。疏水材料具有很小或不具有吸附水的傾向，并且水在其表面傾向于形成“水珠”(即離散的水滴)。疏水材料具有高的接觸角值。

潤濕性是所有材料的表面特性，其對于每一材料具有獨特性。可以通過本領域技術人員已知的多種方法之一測定潤濕性，所述方法例如液滴接觸角測定、捕泡法或完整表面能分析。接觸角是表面潤濕性和界面自由能的重要宏觀性質。有若干技術可用于接觸角測定。懸滴法和座滴法是其中最常使用的實驗技術。當液滴置于致密材料表面時，該液滴的鋪展主要取決于表面化學和表面形貌。當平衡時，所述液滴顯示球形，如圖1所示；固體表面和液滴與固體接觸的切線之間的角稱為接觸角θ。接觸角涉及不同相之間的界面能(α)，用楊氏方程(式1)表示：

α_sv＝α_sl+α_lvcosθ(式1)

其中下標‘s’，‘l’和‘v’分別指固體、液體和蒸汽。能夠直接測定的參數僅為θ和α_lv。因此，為了分別直接測定兩固體表面張力α_sl和α_sv，需要其它方程式。在文獻中報道了一些有爭議的方法來評估固體表面張力。Owen-Wendt方法(Owens?D.K，Wendt?R.D.J.Appl.Polym.Sci.13，1741(1969))是基于以下的假設：總表面張力能夠被表達為兩分量α^p和α^d的總和，其由特定類型的分子間力產生，分別為極性分量(α^p)和色散分量(α^d)。色散分量被定義為固體和液體的表面能的色散分量的幾何平均值的兩倍，并且能由式2對其進行計算：

αsl=αsv+αlv-2αsvpαslp-2αsvdαsld]]>(式2)

由式1和式2，使用由一對已知色散表面張力分量和極性表面張力分量的測試液體測定的接觸角實驗值可確定α_sl和α_sv。粘附功(W)是在固/液(sl)界面的情況下，將接觸的材料分離到無限遠所需的能量，用Young-Dupré方程定義為：

W＝α_s+α_l-α_sl＝α_lv(1+cosθ)(式3)

其中下標‘s’和‘l’分別指固體和液體。

在另一情況下，當固/液界面的表面電勢改變時，假設α_sl和α_sv與電勢改變無關并保持不變；根據Lippmann方程式4，α_sl由電學分量(α_sl^el)和化學(與電勢無關)分量(α_sl⁰)組成：

(式4)

其中是零電荷的電勢，是固/液界面的電勢，σ_sl是表面電荷密度。表面電荷密度σ_sl用式5定義：

(式5)