[發明專利]親水性/疏水性圖案化表面及其制備和使用方法

無效

• 申請號: 200810215487.X
• 申請日: 2008-08-22
• 公開（公告）號: CN101587960A
• 公開（公告）日: 2009-11-25
• 發明（設計）人: T·謝
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作公司
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02;H01M4/86;H01M4/88
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 段曉玲;韋欣華

[0001]本申請要求享有于2007年5月23日提交的U.S.臨時申請No.60/939,674的權益。

技術領域

[0002]該內容通常涉及的領域包括親水性/疏水性圖案化表面，包括它的產品及其制造和使用方法。

背景技術

[0003]具有親水性的或疏水性表面的產品在質子吸收、水分輸送(例如，燃料電池)、摩擦控制等方面有著廣泛的應用。在超疏水性表面上，水以液滴狀態保留，并且當表面稍微傾斜時易于滾離。實現超疏水性通常要求表面上具有織構，諸如眾所周知的荷葉。在典型的平面疏水表面上，能達到高達110°的水接觸角。

[0004]當水滴到超親水的表面(水接觸角低于20度)時，水同時以放射狀的方式鋪展。如果超親水表面包含微-通道特征，水芯吸進入所述通道，并且由于該附加的毛細作用力迅速沿著通道移動，其中速度取決于通道尺寸。已經發現這種水芯吸行為特別對促進在微通道中的水分輸送有用。

發明內容

[0005]本發明的一個實施方案包括具有附著于其上的分子鏈的基材，每個鏈包括親水基、疏水鏈段(segment)和光可逆交聯劑(photo-reversiblecrosslinker)。

[0006]本發明的另一個實施方案包括具有包含多個分子鏈的可再構造的疏水性/親水性圖案化表面的基材，每個鏈含有親水基、疏水鏈段和光可逆的交聯的部分(photo-reversibel?crosslinked?portion)。

[0007]本發明的一個實施方案包含方法，所述方法包括提供具有多個附著于其上的分子鏈的基材，每個鏈包括親水基、疏水鏈段和可逆交聯劑，和使得所述可逆的交聯劑交聯鄰近的分子鏈。

[0008]本發明的另一個實施方案包括提供具有多個附著于其上的分子鏈的基材，每個鏈包括親水基、疏水鏈段和光可逆交聯劑，使基材暴露于電荷并然后使分子鏈受到紫外光以交聯相鄰的分子鏈。在本發明的一個實施方案中，將基材暴露于正電荷，使得分子鏈變直從而親水基離基材最遠。在另一個實施方案中，使基材受到負電荷，從而使得分子鏈彎曲以便親水基附著于基材。

[0009]本發明的另一個實施方案包括提供具有多個分子鏈的基材，每個鏈包含親水基和疏水性鏈段，而且其中相鄰的鏈通過可逆的交聯的部分連接在一起，并使得所述交聯的相鄰分子鏈通過將鏈暴露于紫外光而去交聯(uncrosslinked)。在本發明的一個實施方案中，使交聯的鏈暴露于波長小于260nm的紫外光。

[0010]本發明的其它示例性實施方案將從后面提供的詳細說明而變得明確。應當理解的是，雖然公開了發明示例性的實施方案，詳細說明和具體實施例旨在僅用于例證而非目的在于限制發明的范圍。

附圖說明

[0011]本發明的實施方案將由詳細說明和附圖變得更加充分明白，其中：

[0012]圖1說明了在基材上形成親水表面和疏水表面的方法。

[0013]圖2說明了按照本發明的一個實施方案進行基材表面改性的方法。

[0014]圖3說明了按照本發明的一個實施方案的產品。

[0015]圖4說明了按照本發明另一個實施方案的產品。

[0016]圖5說明了現有技術的具有微溝槽的燃料電池雙極板。

[0017]圖6說明了按照本發明另一個實施方案的產品。

[0018]圖7說明了按照本發明另一個實施方案的產品。

具體實施方式

[0019]下面的實施方案(多個)描述實質上僅僅是示例性的，無論如何不旨在限制本發明、其應用或用途。

[0020]本發明的一個實施方案包括通道較少的流體裝置(channel-lessfluidic?device)。在一個實施方案中，具有疏水和親水的微米或納米-圖案(例如條)的表面通過精細的分子設計而產生。通過有選擇地在表面上形成親水性的和疏水性的圖案，其中在一些情況下接觸角的差異可高達100°，滴到這樣的圖案表面上的水預期表現得如同在微通道化的超親水表面上一樣，具有在疏水和超親水區域之間起到虛擬通道壁(virtual?channel?wall)的作用的邊界。在一個實施方案中，分子設計能使得所述虛擬的水通道(virtual?water?channel)可再構造，如后面所述那樣。