[发明专利]具有加强的减阻性质的封闭室表面

说明书

技术领域

本发明通常直接涉及一种用于控制表面上的流体流阻的装置和方 法。

背景技术

引入这部分内容能够更好地理解本发明。因此，这部分的描述必须 阅读。这部分的描述不应当理解成现有技术公认的内容，或者不是现有 技术公认的内容。

对使用设计表面来减小表面上的流体流阻具有很大的兴趣。在许多 申请中存在如下益处：一些具有纳米或微米突起特性的结构表面能够将 液体输送通过通道，又能降低船舶移动穿过液体的阻力。但是，在这些 表面的全部益处实现之前必须克服这些问题。

一个问题在于结构表面上的液体的流阻随着液体的压力显著地变 化。如果液体的压力增加，那么液体更大程度地透入所述结构表面，从 而表面上的液体的流阻增加。可选择地是，如果液体的压力减小，那么 液体更小程度地透入结构表面，从而降低了流阻。当空气从液体中扩散 足以在所述结构表面上形成气泡时，也能够增加流阻。例如，通过部分 阻塞管道或通道的横截面，在结构表面上的气泡的形成能够显著地增加 液体的流体，所述结构表面覆盖管道或通道的内表面。

本发明的实施例通过提供如下的装置以及所述装置的使用方法和制 造方法来克服这些缺陷，所述装置具有一有助于气泡形成的结构表面， 所述气泡能够提供改善的压力稳定性和减小的流阻。

发明内容

为了解决上述提及的缺陷，本发明的一个实施例是提供一种装置。 该装置包括设置在基体表面上的多个封闭室。所述封闭室具有至少一个 小于约1毫米的尺寸，并且构造成在其内保持介质。所述装置还包括接 触封闭室的泡沫。所述泡沫具有包括表面活性剂的流体壁，泡沫层的气 泡充填介质。

本发明的另一实施例为方法，其包括控制设置在基体表面上的流体 的流阻。所述方法包括使流体接触多个设置在基体表面上的上述封闭室。 所述方法还包括调节流体内的表面活性剂和介质的量，从而在流体和封 闭室之间形成气泡。

本发明的又一实施例包括制造方法。所述方法包括形成多个设置基 体表面上的上述封闭室，以及使封闭室接触流体。所述方法还包括将表 面活性剂和介质引入流体内，以便在流体和封闭室之间形成气泡。

附图说明

当阅读附图时，本发明可以从下面详细描述中得到更好地理解。各 个特征没有制定标准，为了清楚起见，可以任意地增加或减少。现在参 考下面的描述并结合附图进行描述。其中：

图1为本发明的装置的横截面视图；

图2为图1所示的装置的平面图；

图3和图4示出了用于本发明原理的方法的各个阶段的装置的横截 面视图；

图5和图6示出了用于本发明原理的方法的各个阶段的装置的透视 图和横截面视图；

图7-10示出了用于本发明原理的制造方法的选择阶段的横截面视 图。

具体实施例

作为本发明的一部分，认识到包括封闭式结构的结构化表面具有超 越流体动压力范围的良好稳定性，但常常具有高的流阻。另外还意识到， 封闭室结构的流阻可通过在封闭室的结构与封闭室结构上方的大量流体 之间形成泡沫而得以改善。通过使过度流体的水流与封闭室结构分离， 可大大降低流阻。

为了本发明，封闭室被限定为具有壁的纳米结构或微结构，除了流 体可被布置在其上方的侧面之外，所述壁包围所有侧面上的敞开区域。 这里所用的术语“纳米结构”指的是表面上预定义的突起特性，所述突 起特性具有至少一个约为1微米或更小的尺寸。这里所用的“微结构” 指的是表面上预定义的突起特征，所述突起特征具有至少一个约为1毫 米或更小的尺寸。

这里所用的术语“介质”指的是可存在于所述结构表面内的任意气 体或液体。术语“液体”指的是可存在于所述结构表面内或表面上的任 意气体或液体。在一些示例中，例如所述介质包括存在于封闭室的纳米 结构或微结构内的气体(如空气或氮气)，所述流体包括存在于封闭室 的纳米结构或微结构上方的液体(如水)。

本发明的一个实施例为一种装置。图1示出了示例性装置100的横 截面视图，以便显示本发明的特定特征。图2示出了沿着图1中的剖面 线2-2的装置100的下部放大平面视图。为了清晰起见，图2中未示出 所述介质和流体。