[发明专利]制造极疏水性表面的方法

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求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。本发明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。

背景技术

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E.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 ür 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披露了通过均匀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 Ou，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匀的微米尺度结构，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℃范围内时将直径小于400nm的无机颗粒贴附到玻璃表面。

可以将表面均匀或非均匀地(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No.6 309 798 B1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700℃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。

发明内容

因此本发明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发明的目的，其特征在于包括至少以下步骤：