实施例。一旦液滴上的重力胜过钉 扎力，由液滴达到的速度决定其如何可W快速脱落，反映表面的非润湿性能。对于体积Q的液滴，运个速度可能取决于接触线钉扎和润滑剂粘度。在一些实施例中，水滴的稳态脱落 速度V可W使用高速相机测量，同时系统地改变润滑剂动态粘度y。、柱间距b，衬底倾斜角 a化及液滴体积0。运些测量值在图3(a)中说明，其中V对于不同化及Q标绘为 a的函数，速度V随着a和Q增加，因为a和Q都增加作用在液滴上的重力。然而，V 随着y。和4降低，因为y。和4都增加对液滴运动的阻力。
[0118] 为了解释运些趋势，首先必须判定液滴是否滚动或滑行。现参考如图3(b)中所 示的液滴下方的油-水界面，此界面处的剪应力在水侧面上标度为~yw(v-Vi)Atm,并 且在油侧面上标度为T。~yJi/t，其中Vi是油水界面的速度并且htm是固体表面上方液 滴的质量中屯、的高度，并且t是油膜的厚度。由于在油-水界面处必须等于I。，因此 y>^(v-Vi)Aem~yJi/t。重新整理运个产生：
[0119] VV~（l+(ii。hcmVUw t)) 1 (。）
[0120] 由于在一些进行的实验中uyiO化。m/t)〉〉i，因此Vi/v?i，即，油-水界面w相 对于液滴的质量中屯、的速度的可W忽略的较小速度移动。因此，在一些实施例中，脱落的 液滴滚下表面。通过将研磨咖啡粒子添加到水滴中重复实验，并且在液滴在表面上移动时 用高速相机追踪研磨咖啡粒子的运动。粒子轨迹展示于图3(C)中，清楚地展示在液滴脱落 (y。= 96. 4厘泊）时液滴在液体浸溃表面上滚动。
[0121] 为了测定V的量值，使在液滴滚下斜面时重力势能的变化速率与因接触线钉扎和 粘滞效应所致的能量耗散的总速率平衡。所得能量平衡给出：
[0122]
:(1句
[012引其中Fg和Fp表示作用在液滴上的净重力和钉扎力，Q术语是其上发生粘性耗散 的体积，并且Vu禾语是相应的速度梯度。等式（13)的形式类似于在完全非润湿表面上滚 动的粘性液滴的形式，虽然由于浸溃油的存在而存在额外术语。等式（13)右侧的=个术语 表示液滴（I)内、液滴下方的油膜（n)中W及靠近S相接触线的润湿脊（III)中的粘性耗 散速率。
[0124]液滴（I)内的粘性耗散速率主要受其质量中屯、下方的体积限制并且可W近似为
其中Rb是液滴的基圆半径。对球冠应用几何关系RbAu=g( 0) =4/3 (sin目）（2+cos 0 ) / (l+cos目）2,产生：I ~y j2Rbg (目）。
[012引在一些实施例中，膜（II)内的粘性耗散速率可W近似为I]~自U由 于uy^cHt/hj<< 1，根据等式（。），
使用hcm= Rb/g(e)，产生
[0126] 在一些实施例中，润湿脊（III)中的粘性耗散速率可W近似为
因为润湿脊内的流体速度必须标度为润湿脊内的速度、必须标度 为质量中屯、的速度并且在固体表面处变为零，得到标度为~I'/h.v的速度梯度，其中 是润湿脊的高度。因此，III~y〇v2Rb。
[0127] 应注意Fg=Pgsina和Fp=Pgsina%并且等式（13)的两侧都除W RbV丫心产生W下。
[012引
(14)
[0129]其中Ca=yJ/7\a是毛细管数，Bo=Qwp店/丫 "。是邦德数，并且f(目）=Qi/^/Rb。由于Uw//y〇)(t/Rb) <<1，并且在一些实施例和实验中y〇/y?>>g(0)，等 式（14)可W简化成：
[0130]
(15) 阳13。 图3(a)中所示的数据集是根据W上等式（巧）组织并且发现收缩到单个曲线（图 3(d))上，展现上述缩放模型捕获现象的基本物理学；滚动液滴的重力势能主要消耗在滚 动液滴底部周围的润湿脊的粘性耗散中。此外，等式（14)和等式（15)应用于遮掩和非遮 掩液滴，因为遮掩膜的惯性和重力极小。因此，整个膜上的速度均匀并且粘性耗散是可忽略 的。
[0132] 放置在润滑剂浸溃的表面上的液滴显示与典型的超疏水表面相比根本不同的行 为。在一些实施例中，运些四相系统可W具有高达=个不同的=相接触线，给出高达十二个 不同的热力学配置。在一些实施例中，囊封纹理的润滑剂膜仅在其使纹理完全润湿（0= 0)时是稳定的，否则部分纹理去湿并且从润滑剂膜显现。在一些实施例中，纹理的完全囊 封是合乎需要的W便消除钉扎。在一些实施例中，纹理几何形状和层次特征可W用来减少 显现面积并且实现滚动角接近用完全润湿润滑剂获得的那些滚动角。在一些实施例中，放 置在运些浸溃表面上的具有低粘度液体（如水）的液滴，W与润滑剂粘度成反比变化的速 度滚动而不是滑动。在一些实施例中，额外参数，如液滴和纹理大小W及衬底倾斜角，可W 建模W实现所需液滴（和/或其它物质）移动（例如滚动）特性和/或提供最佳非润湿特 性。
[0133] 图4是描述根据本文所描述的某些实施例的六种液体浸溃表面润湿状态的示意 图。六种表面润湿状态（状态1到状态6)取决于在图4的底部所示的四个润湿条件（条 件1到4)。在一些实施例中，非润湿状态是优选的（状态1到4)。另外，当薄膜稳定地形 成在柱顶端（或表面上的其他特征）上时，如在非润湿状态1和3下，甚至可W观测到更优 选的非润湿特性（和本文所描述的其它相关特性）。
[0134]为了实现非润湿状态，通常优选的是具有与非润湿液体相比的低固体表面能和低 浸溃液体表面能。举例来说，低于约25mJ/m2的表面能在一些实施例中是所需的。低表面能 液体包括某些基于控和碳氣化合物的液体，例如娃酬油、全氣化碳液体、全氣化真空油（例 如K巧tox1506或化omblin06/6)、氣化冷却剂（如全氣S戊胺（例如FC-70,由3M出售， 或FC-43))、与水不可混溶的氣化离子液体、包含PDMS的娃酬油W及氣化娃酬油。
[0135]低表面能固体的实例包括W下物质：收端于控链的硅烷（如十八烷基=氯硅烷）、 收端于碳氣化合物链的硅烷（例如氣硅烷）、收端于控链的硫醇（如下硫醇）W及收端于 碳氣化合物链的硫醇（例如全氣癸烧硫醇）。在某些实施例中，表面包含低表面能固体， 如含氣聚合物，例如倍半硅氧烷，如氣癸基多面体寡聚倍半硅氧烷。在某些实施例中，含氣 聚合物是（或包含）四氣乙締（ET阳）、氣化乙締丙締共聚物师巧、聚偏二氣乙締（PVD巧、 全氣烷氧基四氣乙締共聚物（PFA)、聚四氣乙締（PTFE)、四氣乙締、全氣甲基乙締酸共聚物 (MFA)、乙締氯S氣乙締共聚物巧CTFE)、乙締-四氣乙締共聚物巧TFE)、全氣聚酸或特诺福 隆（Tecnoflon)〇
[0136] 在图4中，丫。y是与气相平衡的非润湿相的表面能；丫胃是非润湿相与浸溃液体之 间的界面能；Tw是与气相平衡的浸溃液相的表面能；Tsy是与气相平衡的固体的表面能； 丫W是浸溃相与固体之间的界面能；丫 是固体与非润湿相之间的界面能；r=总表面积除 W投影表面积；0。1、0。2、0。3、0。4、0?1、是非润湿相在每种润湿状态下构成的宏观接 触角；是当纹理化衬底周围的相是气相时油在纹理化衬底上的宏观接触角；是 当油滴周围的相是气相时油在具有相同化学性质的光滑固体衬底上的接触角；0"^5?是当 油滴周围的相是水时油在纹理化衬底上的宏观接触角；并且?MW是当油滴周围的相是水 时油在具有与纹理化表面相同的化学性质的光滑衬底上的接触角。
[0137] 图5是展示根据本发明的某些实施例的图4中所示的六种液体浸溃表面润湿状态 的条件的示意图。
[0138] 在某些实施例中，润滑剂遮掩是合乎需要的并且使用用于防止环境污染的构件， 如保存遮掩材料的内容物的时间囊。遮掩可W导致包入物质，进而切断其与环境的通路。运 可W用于将材料（如生物分析物）W材料不被环境污染的方式运输通过一个长度。
[0139] 在某些实施例中，遮掩的量可W通过各种润滑剂特性（如粘度、表面张力）来控 审IJ。另外或替代地，遮掩材料去湿W释放材料可W得到控制。因此，预期一种系统，其中液 体在一端处分配于润滑介质中，并且在到达另一端后暴露于导致润滑剂显露的环境。
[0140] 在某些实施例中，浸溃液体是或包含离子液体。离子液体具有极低蒸气压（约 10I2毫米隶柱），并且因此其缓解润滑剂通过蒸发损失的问题。在一些实施例中，浸溃液 体可W经选择W使Sww小于0。示例性浸溃液体包括（但不限于）四氯乙締（全氯乙 締）、异硫氯酸苯醋（苯基芥子油）、漠苯、舰苯、邻漠甲苯、a-氯糞、a-漠糞、四漠化乙 烘、1-下基-3-甲基咪挫鐵双氣甲基横酷基）酷亚胺度MIm)、S漠丙烷（1，2,3-S漠 丙烷）、十四烧、环己烧、二漠化乙締、二硫化碳、漠仿、舰化亚甲基（二舰甲烧）、斯塔诺拉克 斯、施贵宝氏液体矿脂、对漠甲苯、单漠苯、全氯乙締、二硫化碳、苯基芥子油、单舰苯、a-单 氯-糞、四漠化乙烘、苯胺、下醇、异戊醇、正庚醇、甲酪、油酸、亚油酸、邻苯二甲酸戊醋W及 其任何组合。
[0141] 根据本发明，示例性固体特征包括（但不限于）聚合固体、陶瓷固体、氣化固体、金 属间固体W及复合固体W及其任何组合。如图1中所展现，固体特征可W包含任何合适的 形状和/或界定任何合适的结构。示例性固体特征包括（但不限于）孔隙、腔、孔、互连孔 隙W及互连腔W及其任何组合。
[0142] 在一些实施例中，固体特征具有粗糖化表面。如本文所用，0MW定义为油（下标 '〇')在空气（下标'a')存在下在纹理化固体（下标'S')上的接触角。在某些实施例中， 当0e。时，固体特征的粗糖化表面提供液体在其间或其内的稳定浸溃。
[0143] 在某些实施例中，本文所描述的液体浸溃表面具有有利的液滴滚动特性，所述特 性使表面上的接触液体的累积降到最小。不受任何特定理论的束缚，在某些实施例中液体 浸溃表面的滚动角a小于50。、小于40。、小于30。、小于25。或小于20。。
[0144] 通常，流过管或通道、在其内部具有液体浸溃表面可W根据等式（14)建模：
[0145]
(14)
[0146] 其中Q是体积流率，R是管半径，h是纹理的高度，ii2是润滑剂的粘度并且y1是 流过管的流体的粘度。Ap/L是每升压降。不受任何特定理论的束缚，据信化/R)(yi/ii2) 大于1，为此具有显著影响并且运设定相对于粘度比的纹理高度。
[0147] 虽然对管流建模，一般原理也适用于开放系统，其中R替换为流动材料的特征深 度。平均流速是约Q/A，其中A是流动流体的截面积。
[014引举例来说，蛋黄酱在低剪切速率下具有接近无穷大的粘度（其是宾汉度in曲am)塑料（一种类型的非牛顿（Newtonian)材料）），并且因此表现得像固体，只要其内的剪应力 保持低于临界值就行。然而，对于蜂蜜，其是牛顿的，流动要慢得多。对于两个系统，h和R 具有相同数量级，并且^2是相同的。然而，由于y 然后
[0149]
:购
[0150] 因此蛋黄酱比蜂蜜更快速地流出瓶。
[0151] 根据本发明的一些实施例，一种包含内表面的物品，其至少部分地封闭（例如，物 品是输油管道、其它管道、消费品容器、其它容器）并且适合于容纳或传送具有粘度的 流体，其中内表面包含液体浸溃表面，所述液体浸溃表面包含浸溃液体和固体特征的矩阵， 所述固体特征经充分靠近地隔开W在其间或其内稳定地容纳所述浸溃液体，其中浸溃液体 包含水（具有粘度ii2)。在某些实施例中，y1/^2大于约1、约0.5或约0.1。
[0152] 在某些实施例中，浸溃液体包含添加剂W防止或减少浸溃液体的蒸发。添加剂可 W是表面活性剂。示例性表面活性剂包括（但不限于）二十二烧酸、反-13-二十二碳締酸、 顺-13-二十二碳締酸、壬基苯氧基=(乙締氧基）乙醇、12-径基硬脂酸甲醋、1-二十四 醇、氣化学品"L-1006" W及其组合。更多细节可W在怀特，伊恩（White，Ian.)"表面 活性剂对接近100 C的水的蒸发的影响巧ffect of Surfactants on the Evaporation of Water Close to 100 C)"工业与工程化学基础（Industrial&Engineering Qiemistry 化ndamentals)15. l(1976):53-59中找到，其内容W引用的方式并入本文中。另外或 替代地，示例性添加剂可W是。化3〔〇〇山。化3〔〇〇山Cis&sCOOH、C19H33COOH、C14H29OH、 〔16馬3細、〔1品7細、C20H41OH、C22H45細、〔1品5COOCH3、C15H31COOC2H5、Cl品3OC2H4OH、Cl品7OC2H4OH、 C20H41OC2H4OH、C22H45OC2H4OH、二十二基硫酸钢、聚（硬脂酸乙締醋）、聚（丙締酸十八基醋）、 聚（甲基丙締酸十八基醋）W及其组合。更多细节可W在己恩斯，杰夫T.度arnes，Geoff T.)"单层用W减少从大的储水槽蒸发水的潜力（The potential化r monolayers to reduce the evaporation of water from large water stora邑es)，，农业 管理 (Agri州huralWater Management)95.4(2008):339-353中找到，其内容W引用的方式并 入本文