[發明專利]具有納米結構化表面的制品

有效

• 申請號: 201380081423.4
• 申請日: 2013-12-06
• 公開（公告）號: CN105792953B
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: S·庫代爾;R·德利約;G·托爾蒂西耶
• 申請（專利權）人: 依視路國際公司;株式會社尼康
• 主分類號: B08B17/06
• 分類號: B08B17/06;G02B1/11;G02B27/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 牛南輝;魏子翔

本發明涉及一種包括至少一個納米結構化表面的制品，其中：所述納米結構化表面由具有低于25mJ/m²，優選地為低于20mJ/m²的表面能的材料制成，并且包括限定出腔的相接的基元的陣列，所述基元的所述腔通過中間的固體20材料壁而被彼此分隔開，并且所述腔具有滿足以下條件的平均高度(H)和平均半徑(R)：R≥5nm，優選地R≥10nm；2R≤250nm，優選地R≤200nm，更好地R≤150nm，更優選地R≤100nm；以及H≤3R。本發明還涉及一種用于設計納米結構化表面的方法，所述納米結構化表面包括限定出腔的并置基元的陣列，所述腔通過固體30中間壁而彼此分隔開。

技術領域

本發明涉及具有納米結構化表面(也被稱為納米紋理表面)的制品(manufacturedarticle)，該結構化表面呈現全疏性(omniphobicity)、微滴分離(droplet fractioning)和約束、壓力下潤濕性的穩定性以及實現機械穩健性的潛力。全疏性意味著該結構化表面能夠對水和油(以及更一般地任何種類的溶劑)都排斥。這些種類的表面能夠排斥各種液體，并且能夠使油性和粘性液體(如皮脂)的膜分離成小微滴。

背景技術

在結構化表面的領域中，將考慮結構化表面的兩種主要類型。

結構化表面的第一種類型為所謂的開放結構，其由在表面上規律或不規律分布的分開的柱的陣列組成，柱之間的間隔彼此互連，由此在柱之間形成連續的空隙。柱可以為不同的形狀，典型地為直的形狀(即，具有從基部至頂部幾乎不變的橫截面的柱)、懸垂形狀(即，柱的頂部包括比柱主體的橫截面尺寸大的蓋)或者凹入(re-entrant)形(即，柱的橫截面從頂部至基部變細)。

用于實現全疏性的諸如懸垂結構的這些開放結構的主要缺點為當液體經受壓力時該結構難以維持液體排斥特性。這意味著當對液體施加壓力時該表面不能夠維持液體在該結構上方而空氣在該結構下方(凱西-巴克斯特(Cassie-Baxter)或“法基爾(fakir)”狀態)，結果，液體在該結構內部擴展，導致完全潤濕狀態(文策爾(Wenzel)狀態)。例如，當皮脂的微滴被指印(fingerprint)在表面上(所施加的壓力≈2.510⁴Pa)時或者當來自雨水或洗液(wash)的水滴撞擊表面(壓力依賴于雨況從≈20Pa至4.510⁴Pa變化)時，可能出現這種情況。

這樣的開放結構化表面被公開，特別地，在以下出版物中被公開：

-A.Tuteja，W.Choi，M.L.Ma，J.M.Mabry，S.A.Mazzella，G.C.Rutledge，G.H.McKinley and R.E.Cohen，Designing Superoleophobic Surfaces，Science，2007，318，1618-1622，Massachusetts Institute of Technology，Cambridge，Massasuchetts/Air Force Research Laboratory，California，USA

-A.Ahuja，J.A.Taylor，V.Lifton，A.A.Sidorenko，T.R.Salamon，E.J.Lobaton，P.Kolodner and T.N.Krupenkin，Nanonails：A Simple Geometrical Approach toElectrically Tunable Superlyophobic Surfaces，Langmuir 2008，24，9-14，BellLaboratories，Lucent Technologies，New Jersey，USA