制造极疏水性表面的方法技术

本发明专利技术涉及在材料上产生疏水性表面的方法和设备。本发明专利技术包括：将用于使表面结构化的颗粒喷雾导向待结构化的表面以便将该表面结构化，并且用疏水性材料涂覆该结构化表面。根据本发明专利技术，通过至少一个冲击喷嘴（７、１１）将大于确定尺寸ｄ２的颗粒从颗粒喷雾分离出，并将所述颗粒导向待结构化的表面（９）从而使它们与待结构化的表面（９）碰撞，在其上产生结构。接着，通过气相沉积方法涂覆该结构化表面，其中对该结构化表面进行起始材料的交替表面反应。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及根据权利要求1前序部分的产生极疏水性表面的方法，特别是在材料 上产生极疏水性表面的方法，该方法包括将用于使表面结构化的颗粒喷雾导向待结构化的 表面以便将该表面结构化，并且用疏水性材料涂覆该结构化表面。本专利技术还涉及根据权利 要求17前序部分的用于生产极疏水性表面的设备，特别是用于在材料上生产极疏水性表 面的设备，所述设备包括用于将颗粒喷雾导向待结构化的表面以便将该表面结构化的装置 和用于涂覆该结构化表面的涂覆装置。
技术介绍
就若干产品的性能而言，表面结构起重要作用。已知的例子是Lotus表面，其中 疏水性表面转变为极疏水性表面，这是因为表面提供有彼此以20-40微米的距离间隔开的 突出部，并且还因为整个表面含有尺寸为200-2000纳米的蜡晶。最通常地，可以称通过改 变表面的微/纳米结构，初始亲水性或疏水性的表面可以转变为极亲水性或极疏水性的表 面。当制造自清洁表面或保持易于清洁的表面时极亲水性和/或极疏水性的表面在经济上 有重要意义。在本上下文中，超疏水性表面定义为水滴的接触角大于120°的表面。1967年 11 月 21 日公开的Ε. I. du Pont de Nemours and Company 的美国专利No. 3 354 022披露了一种拒水性表面，其拒水性是基于提供有彼此以最多1000微米的平均距离 间隔开且具有所述平均距离至少一半的高度的突出部的表面。2004 年 11 月 2 日公开的 Creavis Gesell schaftf Ur Technologieund Innovation GmbH的美国专利No. 6 811 856 B2披露了具有通过表面上的高度差异(其通 过将颗粒贴附到表面产生)形成的疏水性表面结构的自清洁表面。颗粒尺寸为20-500nm。除自清洁能力外，疏水性表面特别当设法降低通道流动阻力时具有明显的流控 性(fluidics)。2005 年2月 8 日公开的 Entegris，Inc.的美国专利 No.6 852 390 B2 披露了通过均勻成型的与表面的微或纳米尺度差异产生的超疏水性表面。在Physics of Fluids, vol. 16，no.12，2004 年 12 月，Jia 0u, Blair Perot & Jonathan P.Rothstein, "Laminardrag reduction in microchannels using ultrahydrophobicsurfaces", 4635-4643页，显示了如果流动通道的表面具有均勻的微米尺度结构，则可以很大地降低层 状流动通道的流动阻力。自清洁表面例如在窗玻璃中具有很大的经济重要性。2006年2月14日公开的 Ferro Corporation的美国专利No. 6 997 018 B2披露了一种将玻璃表面微米和纳米结构 化的方法。该方法是基于当玻璃产品的温度在700-1200°C范围内时将直径小于400nm的无 机颗粒贴附到玻璃表面。可以将表面均勻或非均勻地(即无规律地)结构化。实际上，无规律结构化的表 面更有意义，这是因为它们制造成本较低。通过若干方法如光刻、蚀刻、微冲压、化学气相沉 积(CVD)和物理气相沉积(PVD)在表面上制造微米和纳米结构。2001 年 10 月 30 日公开的 Studiengesellschaft Kohle mbH 的美国专利 Νο·6 309 798 Bl披露了一种将表面纳米结构化的光刻方法。该光刻方法需要多阶段表面处理，因此 对于将大表面结构化不是有利的方法。2002 年 10 月 22 日公开的 Samsung SDI Co. ,Ltd.的美国专利 No. 6468 916 B2 披 露了 一种形成纳米尺寸的表面结构的方法。该方法包含若干步骤形成微米结构，使碳聚合 物层沉积在微米结构化表面的顶部，第一等离子体蚀刻处理，产生掩膜层，和第二反应性蚀 刻。因此该方法也需要多阶段表面处理，所以其对于将大表面结构化不是有利的方法。美国专利No. 6 997 018中描述的将玻璃表面结构化的方法是用于大表面的有用 结构化方法，但其限于在大于70(TC的温度下将玻璃状表面结构化。现有技术的方法不能够在材料的大表面上产生极疏水性表面。此外，已知的方法 和装置不能够以使得其可用于工业规模生产的可控和可调方式产生极疏水性表面。因此， 需要存在这样的方法，该方法对于实施大且在光学上无瑕疵的表面是有用和有利的。
技术实现思路
因此本专利技术的目的是提供一种方法和一种实施该方法的设备以便能够解决上述 问题。通过根据权利要求1特征部分的方法实现了本专利技术的目的，其特征在于包括至少 以下步骤通过至少一个冲击喷嘴将大于确定尺寸d2的颗粒从颗粒喷雾分离，并将这些颗粒 导向待结构化的表面从而使它们与待结构化的表面碰撞，在其上产生结构；和通过使用气相沉积方法涂覆该结构化表面，其中对该结构化表面进行起始材料的 交替表面反应。通过根据权利要求15特征部分的装置进一步实现了本专利技术的目的，其特征在于 用于将颗粒喷雾导向待结构化的表面的装置包含至少一个用于将大于确定尺寸d2的颗粒 从颗粒喷雾分离的冲击喷嘴，并且该设备还包括用于对结构化表面进行起始材料的交替表 面反应的气相沉积装置。本专利技术优选的实施方案公开于从属权利要求中。根据本专利技术，通过冲击器可首先将大于直径Cl1的颗粒从颗粒组Gtl中分离出。接 着，让颗粒组通过后续的冲击器喷嘴，并让大于直径d2的颗粒与待改性的表面碰撞，于是它 们给表面提供了尺寸取决于直径Cl1和d2的结构。通过颗粒d2在表面上产生的结构至少是 纳米结构，但是其还可以包含纳米结构和微米结构两种。另外，通过冲击器可以将大于直径 (13的颗粒从同一颗粒组中分离出，其后还将大于直径d4(<d3)的颗粒分离出并让其通过后 续的冲击喷嘴且使其与待改性的表面碰撞，所述颗粒给表面提供了尺寸取决于直径(13和d4 并且尺度小于取决于直径Cl1和屯的结构的尺度的结构。优选地，可以在移动腹板(web)的 表面上产生所述结构，所述移动腹板能够在同一处理期间在相同表面上产生不同尺度的结 构。对于本领域技术人员明显的是，根据该方法的结构化还可以分多于两个阶段产生，并且 直径(12和(13还可以尺寸相等。根据上述，本专利技术的方法首先使能够在待结构化的表面上产 生微米结构和随后的纳米结构。这通过在给定的时间适当地选择与待结构化的表面碰撞的 颗粒的尺寸得以实现。在这种情形中，第一冲击喷嘴用于将大于确定尺寸d2的颗粒从颗粒喷雾分离出，所述颗粒导向待结构化的表面从而使它们与待结构化的表面碰撞并且在其上 磨蚀出基本上微米结构，第二冲击喷嘴用于将大于确定尺寸d4(d4 < d2)的颗粒从颗粒喷雾 分离出，所述颗粒导向待结构化的表面从而使它们与待结构化的表面碰撞并且在其上磨蚀 出基本上纳米结构。换言之，在根据本专利技术的设备和方法中，可以串联设置冲击喷嘴使得在 第一冲击喷嘴中，由颗粒喷雾产生较粗的颗粒分布，让例如小于尺寸d2的颗粒从其到达用 于产生较细颗粒分布的后续冲击喷嘴，等等。根据该方法，表面可以提供有通常具有1-1000微米尺度的微米结构和/或通常具 有1-1000纳米尺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在材料上产生接触角大于１２０度的极疏水性表面的方法，该方法包括：将用于使表面结构化的颗粒喷雾导向待结构化的表面以便将该表面结构化，并且用疏水性材料涂覆该结构化表面，特征在于该方法包括至少以下步骤：通过至少一个冲击喷嘴（７、１１）将大于确定尺寸ｄ↓［２］的颗粒从颗粒喷雾分离，并将这些颗粒导向待结构化的表面（９）从而使它们与待结构化的表面（９）碰撞，在其上产生结构；和通过气相沉积方法涂覆该结构化表面，其中对该结构化表面进行起始材料的交替表面反应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M马克拉，J考皮南，M拉加拉，
申请(专利权)人：BENEQ有限公司，
类型：发明
国别省市：FI[芬兰]