[發明專利]一種用于無落差定向輸運液體的表面結構

有效

• 申請號: 202010095617.1
• 申請日: 2020-02-17
• 公開（公告）號: CN111379767B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 于照鵬;董利明;宋云云;姜巍
• 申請（專利權）人: 常熟理工學院
• 主分類號: F15D1/00
• 分類號: F15D1/00;F15D1/06;B23K26/36
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張俊范

本發明公開了一種用于無落差定向輸運液體的表面結構，包括在物體表面制備若干的橫截面為水滴形狀的凸起，所述凸起呈陣列式排列，所述凸起的箭頭方向均向一側排列，所述物體表面未制備所述凸起的部分制備均勻間隔排列的若干凸包或凹坑結構，所述凸起的表面呈疏水性，所述物體表面未制備所述凸起的部分呈超疏水性。本發明通過不同區域疏水性的差異及特殊的水滴形狀使液體實現無落差定向輸運，制備方法簡單，應用范圍廣。

技術領域

本發明涉及一種定向輸運液體的表面結構，特別是涉及一種用于無落差定向輸運液體的表面結構。

背景技術

對液體進行定向的輸運通常依賴液體本身的重力或者對液體施加一定的壓力，這就要求運輸液體時需要有一定的高度差，或者額外添加增壓設備。因此需要足夠的空間來滿足高度差的形成，這限制了微小空間內液體的輸送，同樣的采用增壓設備一方面增加了空間占用同時還會增加成本。在很多特殊的場景中，空間不足或者加壓設備難以使用的情形下會顯著的提高液體運輸的難度和成本，造成極大的浪費。

發明內容

針對上述現有技術的缺陷，本發明的目的是提供一種用于無落差定向輸運液體的表面結構，解決無落差環境下不采用外部加壓進行液體定向輸運的問題。

本發明的技術方案是這樣的：一種用于無落差定向輸運液體的表面結構，包括在物體表面制備若干的橫截面為水滴形狀的凸起，所述凸起呈陣列式排列，所述凸起的箭頭方向均向一側排列，所述物體表面未制備所述凸起的部分制備均勻間隔排列的若干凸包或凹坑結構，所述凸起的表面呈疏水性，所述物體表面未制備所述凸起的部分呈超疏水性。

優選的，所述水滴形狀的圓形底部直徑1～5毫米，三角頂部的頂角角度15～90度，所述凸起與相鄰的所述凸起的間距為0.5～3毫米，所述凸起的高度小于1毫米。

優選的，所述水滴形狀的圓形底部直徑2～4毫米，三角頂部的頂角角度30～60度，所述凸起與相鄰的所述凸起的間距為0.5～2毫米。

優選的，所述凸包的直徑為100～800微米，所述凸包的高度為20～800微米，所述凸包的間距為150～800微米。

優選的，所述凹坑的直徑為100～800微米，所述凹坑的深度為20～800微米，所述凹坑的間距為150～800微米。

當液滴滴落在本發明的表面結構上，由于超疏水區域對液滴的排斥作用，液滴會聚集在疏水區域。隨著液滴不斷累積，水滴形狀凸起的圓形位置液滴會向外凸起，三角形位置的液滴由于外側超疏水區域的空氣膜壓力會向內收縮。當圓形位置的液滴凸起到一定程度，液滴會碰觸到另一個微結構的三角形位置，液滴就定向的向另一個微結構移動。隨著液滴的進一步累積，液滴繼續向下一個微結構流動，最終實現無落差的情況下定向輸運液體。

本發明與現有技術相比，具有以下有益效果：

(1)通過表面結構的制備實現了液滴的無落差定向流動驅動，不需要額外驅動設備；

(2)本發明既可作為平面產品的表面結構用于液滴或小流量水流的定向輸運，也可作為管道產品內壁的表面結構用于大流量的水流運輸，應用范圍廣。

(3)可制備于現有技術的疏水材料表面，制備方法工藝簡單，成本低，僅涉及材料表面的物理加工，不需要引入其他化學物質。

附圖說明

圖1為具有水滴形狀的凸起結構的物體表面俯視示意圖。

圖2為具有水滴形狀的凸起結構的物體表面剖視示意圖。

圖3為超疏水性區域凸包結構示意圖。

圖4為超疏水性區域凹坑結構示意圖。

具體實施方法

下面結合實施例對本發明作進一步說明，但不作為對本發明的限定。