[发明专利]具有固态润滑剂的低粘附性涂层

说明书

一些变型提供一种低粘附性涂层，该低粘附性涂层包含含有第一组分的连续基质、含有第二组分的多个夹杂物、和分布在该涂层内的固态润滑剂，其中该第一组分或该第二组分中的一个是低表面能聚合物，并且该第一组分或该第二组分中的另一个是吸湿性材料。该固态润滑剂可以选自石墨、石墨烯、二硫化钼、二硫化钨、六方氮化硼、或聚(四氟乙烯)或其他含氟聚合物。这些固态润滑剂颗粒可以涂覆有选自以下的金属：镉、铅、锡、锌、铜、镍、或含有这些金属中的一种或多种的合金。该固态润滑剂的特征典型地在于从约0.1微米至约500微米的平均粒度。该固态润滑剂优选地分布在整个该涂层中。

优先权数据

本国际专利申请要求于2016年6月30日提交的美国临时专利申请号62/356,867以及于2017年6月29日提交的美国专利申请号15/638,340的优先权，这些专利中的每个通过引用特此结合在此。

技术领域

本发明总体上涉及低粘附性材料、涂层、以及系统。

背景技术

涂层和材料可能因撞击表面的碎片(颗粒、昆虫、油等)而变得污浊。碎片影响表面上的气流以及美观性，并且通常通过洗涤移除。昆虫撞击残余物影响车辆燃料经济性、美观性、和操作员视野。在飞机上，昆虫残余物干扰表面上方的气流，从而增加阻力并且因此增加燃料消耗。在汽车上，前灯的光散射、通过挡风板的操作员视野和美观性吸引力由于昆虫残留物而降低。

减少昆虫碎片的许多解决方案(如机械刮擦器、连续释放的牺牲液体层和具有工程化拓扑结构的被动涂层)已在飞机上测试。然而，性能最好的液体层释放系统增加较大的大小和重量困难，同时在飞机或汽车上的纳米结构化表面的耐久性并未受到证明。在飞机发展的早期用于减轻昆虫积累的尝试包括机械刮擦器、挡风板、捕集器、飞行中可脱离表面、飞行中可溶解表面、粘性表面流体、连续清洗流体、以及抽吸槽。这些试验中的大部分的结果被确定对于商业使用是无效的或不实用的。

该问题的一个方法是产生通过控制碎片与表面之间的化学相互作用来从其本身移除碎片的被动自清洁表面。减少昆虫碎片的被动涂层是合乎需要的，因为它们具有较少的寄生质量并且不需要主动系统的布线和能量。商业涂层不提供足够的残余物减少。

最近，Wohl等人，“Evaluation of commercially available materials tomitigate insect residue adhesion on wing leading edge surfaces[对于商购可获得的材料减轻在机翼前缘表面上的昆虫残余物粘附的评估],”Progress in OrganicCoatings[有机涂层的进展]76(2013)42-50描述了NASA产生抗昆虫粘附或“疏虫性(bugphobic)”表面的产品。Wohl等人测试了有机基涂层对表面的昆虫粘附的影响，但这些涂层不完全解决该问题。Wohl等人还描述了用以减少小虫粘附的先前所用的方法，如机械刮刀、偏转器、纸和/或其他覆盖物、弹性表面、可溶膜、以及持续用流体洗涤表面。

超疏水性和超疏油性表面相应地在表面与水滴和油滴之间产生非常高的接触角(>150°)。高接触角导致这些液滴滚落表面，而不是保留在表面上。这些表面不排斥固体异物或污染物的蒸气。一旦通过撞击被污浊，碎片将保留在表面上并且使其变得无效。另外，如果纳米结构的顶部表面被刮伤，那么这些表面丧失功能。

酶填充涂层浸出溶解在表面上的碎片的酶。然而，酶被快速消耗并且不能重装，从而使得该方法不实用。