1. 一种增强传热和/或减轻不想要材料的相转变和成核和/或降低液体和固体在其 上的粘附性的制品，所述制品包括基材和在其上接枝（例如，共价结合）的（例如，薄、均匀 的）聚合膜。2. 如权利要求1所述的制品，其中所述基材包含金属（例如，钢铁、不锈钢、钛、镍、铜、 错、钼和/或其合金）。3. 如权利要求1所述的制品，其中所述基材包含聚合物（例如，聚乙稀、聚氯乙稀、聚甲 基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚酯、聚氨酯、聚酐、聚原酸酯、聚丙烯腈、聚啡嗪、聚异戊二烯、 合成橡胶、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、丙烯酸酯聚合物、氯化橡胶、含氟聚合物、 聚酰胺树脂、乙烯基树脂、膨体聚四氟乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和/或聚丙烯）。4. 如权利要求1所述的制品，其中所述基材包含半导体和/或陶瓷（例如，SiC、Si、 AIN、GaAs、GaN、ZnO、Ge、SiGe、BN、BAs、AlGaAs、Ti0 2、TiN 等）。5. 如权利要求1所述的制品，其中所述基材包含稀土元素或包含稀土元素的化合物 (例如，稀土氧化物、碳化物、氮化物、氟化物或硼化物，例如氧化铈CeO 2)。6. 如权利要求1-5中任一项所述的制品，其中所述聚合膜包含含氟聚合物。7. 如前述权利要求中任一项所述的制品，其中所述聚合膜由至少一种包含一个或多个 侧位全氟烷基部分的单体物质形成。8. 如权利要求6所述的制品，其中所述含氟聚合物具有至少一个CF 3基团。9. 如权利要求6所述的制品，其中所述含氟聚合物包含聚四氟乙烯（PTFE)。10. 如权利要求6所述的制品，其中所述含氟聚合物包含[C 12H9F1302]n，其中n为大于零 的整数。11. 如权利要求6所述的制品，其中所述含氟聚合物包含选自以下成员：聚（甲基丙 烯酸3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8_十三氟辛酯）、聚（丙烯酸1H，1H，2H，2H-全氟辛酯）、 聚（丙烯酸[N-甲基-全氟己烷-1-磺酰胺]乙酯）、聚（（甲基）丙烯酸[N-甲基-全氟 己烷-1-磺酰胺]乙酯）、聚（甲基丙烯酸2-(全氟-3-甲基丁基）乙酯））、聚（丙烯酸 2-[[[[2-(全氟己基）乙基]磺酰基]甲基]-氨基]乙基]酯）、聚（丙烯酸2-[[[[2-(全 氟庚基）乙基]磺酰基甲基]-氨基]乙基]酯）、聚（丙烯酸2-[[[[2-(全氟辛基）乙基] 磺酰基]甲基]-氨基]乙基]酯）及其任何共聚物。12. 如权利要求6所述的制品，其中所述含氟聚合物为PFDA的C6类似物。13. 如权利要求6所述的制品，其中所述含氟聚合物包括聚（甲基丙烯酸2-(全 氟-3-甲基丁基）乙酯）或包含甲基丙烯酸2-(全氟-3-甲基丁基）乙酯的任何共聚物， 其中所述含氟聚合物为交联的。14. 如前述权利要求中任一项所述的制品，其中所述聚合膜包含选自以下的至少一个 成员：聚四氟乙烯（PTFE)、聚（丙烯酸全氟癸酯）（PFDA)、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)、聚甲 基丙烯酸缩水甘油酯（PGM)、聚（甲基丙烯酸2-羟乙酯）、聚（丙烯酸全氟壬酯）、聚（丙 烯酸全氟辛酯）及其任何共聚物。15. 如前述权利要求中任一项所述的制品，其中所述聚合膜包含两种或多种单体物质 的共聚物。16. 如前述权利要求中任一项所述的制品，其中所述聚合膜包含交联聚合物和/或交 联共聚物。17. 如权利要求16所述的制品，其中所述聚合膜用包含具有至少两个乙烯基部分的有 机分子的交联剂交联。18. 如权利要求16所述的制品，其中所述聚合膜用包含至少一个选自以下的成员的交 联剂交联：二乙二醇二乙烯基醚、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯和/或二 丙烯酸1H，1H，6H，6H-全氟己酯。19. 如权利要求16所述的制品，其中所述聚合膜用二乙烯基苯（DVB)交联。20. 如权利要求16所述的制品，其中所述聚合膜用选自以下的成员交联：二甲基丙烯 酸亚乙酯（EDMA)、二（乙二醇）二（甲基丙烯酸酯）、二（乙二醇）二（丙烯酸酯）、乙二 醇二甲基丙烯酸酯（EGDMA)、二（乙二醇）二（乙烯基醚）（ED⑶VE)和二丙烯酸1H，1H，6H， 6H-全氟己酯。21. 如权利要求16-20中任一项所述的制品，其中所述聚合膜包含0重量％ -99重量％ 的交联剂（例如，5重量％ -90重量％、15重量％ -85重量％ ;25重量％ -75重量％、35重 量％ -65重量％或45重量％ -55重量％ )。22. 如权利要求16-21中任一项所述的制品，其中所述聚合膜沿所述膜的厚度具有不 均匀的交联剂浓度。23. 如前述权利要求中任一项所述的制品，其中所述聚合膜与所述基材共价结合。24. 如前述权利要求中任一项所述的制品，其中所述聚合膜通过将乙烯基前体附接到 所述基材而与所述基材共价结合，由此形成包含多个侧位乙烯基部分的表面。25. 如权利要求24所述的制品，其中所述乙烯基如体为选自乙烯基官能硅烷、乙烯基 官能膦酸和乙烯基官能硫醇的成员。26. 如权利要求24或25所述的制品，其中所述乙烯基前体包括至少一种选自以下的 成员：三氯乙烯基硅烷、双（三乙氧基甲硅烷基乙基）乙烯基甲基-硅烷、双（三乙氧基甲 硅烷基）乙烯、双（三甲氧基甲硅烷基甲基）乙烯、1，3-[双（3-三乙氧基甲硅烷基丙基） 聚-乙烯氧基]-2-亚甲基丙烷、双[(3-三甲氧基硅烷基）丙基]-乙二胺、双[3-(三乙氧 基甲娃烷基）丙基] _ ^硫化物、3-疏基丙基二甲氧基硅烷和乙烯基勝酸。27. 如前述权利要求中任一项所述的制品，其中所述聚合膜的厚度不大于500nm(例 如，不大于400nm、不大于300nm、不大于200nm、不大于100nm、不大于75nm、不大于50nm、不 大于25nm或不大于15nm，例如薄到IOnm)。28. 如权利要求27所述的制品，其中所述聚合膜包括接枝层（例如，其中所述聚合膜与 所述基材共价结合）和本体膜层（例如，其中所述接枝层具有约〇. 5nm-约5nm、或约Inm-约 3nm、或约Inm-约2nm的厚度）。29. 如前述权利要求中任一项所述的制品，其中所述聚合物膜具有不大于约20%的厚 度变化（例如，不大于约15%、不大于约10%或不大于约5%，例如，所述聚合物膜为均匀 的）。30. 如前述权利要求中任一项所述的制品，其中所述聚合物膜具有包括微米和/或纳 米尺度特征（例如，隆起、凹槽、孔、柱、凸块和/或突出物，图案和/或未图案化）的织构。31. 如前述权利要求中任一项所述的制品，其中所述基材为织构的且其中所述聚合膜 顺应所述织构的基材表面。32. 如权利要求31所述的制品，其中所述基材用微米和/或纳米尺度表面织构（例如， 柱、隆起、空腔、孔、柱、突出物等）织构化。33. 如前述权利要求中任一项所述的制品，其中所述聚合膜具有结晶或半结晶表面 (例如，经由退火形成，但并非不一定经由退火形成）。34. 如前述权利要求中任一项所述的制品，其中所述聚合膜具有低接触角滞后（例 如，对于水而言，不大于50°、不大于40°、不大于30°、不大于25°、不大于20°、不大于 15°、或不大于10°、或不大于5°、或不大于1° ;且对于烃、制冷剂、低温液体及其他低表 面张力液体而言，不大于20°、不大于15°、不大于10°、不大于5°或不大于1°，其中接 触角滞后为在前进接触角和后退接触角之间的差别）的表面（例如，暴露表面）。35. 如前述权利要求中任一项所述的制品，其中所述聚合膜具有具有高前进接触角 (例如，对于水而言，不小于70°、不小于80°、不小于90°、不小于100°、不小于120°、 不小于130°、不小于140° ;且对于烃、制冷剂、低温液体及其他低表面张力液体而言，不小 于30°、不小于40°、不小于50°、不小于60°、不小于70°、不小于80°、不小于90°、不 小于100° )和/或高后退接触角（例如，对于水而言，不小于60°、不小于70°、不小于 80°、不小于90°、不小于100°、不小于110°或不小于120° ;且对于烃、制冷剂、低温液 体及其他低表面张力液体而言，不小于20°、不小于30°、不小于40°、不小于50°、不小 于60°、不小于70°、不小于80°、不小于90° )的表面（例如，暴露表面）。36. 如前述权利要求中任一项所述的制品，其中所述制品为冷凝器（例如，其中在所述 聚合膜的表面上促进滴状冷凝以增强传热）。37. 如前述权利要求中任一项所述的制品，其中所述制品为用于电子和/或光子组件 的冷却装置（例如，其中促进从电子或光子组件到聚合膜表面的传热，其中使聚合膜与组 件接触，和/或其中使聚合膜与流体接触，该流体与组件接触）。38. 如前述权利要求中任一项所述的制品，其中所述制品为可挠性的。39. 如前述权利要求中任一项所述的制品，其中所述基材和在其上接枝的所述聚合膜 为可挠性的。40. 如前述权利要求中任一项所述的制品，其中所述制品经改造以形成所述接枝的聚 合膜。41. 如前述权利要求中任一项所述的制品，其中所述聚合膜包含聚合物和/或共聚物， 所述聚合物和/或共聚物包含至少一个全氟化侧链（例如，全氟化丙烯酸酯和/或全氟化 环状基团，例如在环中具有4-6个碳）、间隔基团和基于乙烯基的骨架基团。42. -种使用前述权利要求中任一项的制品的方法，其中所述方法包括使所述聚合膜 的暴露表面与热界面材料（HM)(例如，在微处理器和散热器之间使用以增加传热效率的 导热材料）接触。43. -种制备权利要求1-41中任一项的制品的方法，所述方法包括进行热丝 CVD(HffCVD)以生成接枝在所述基材上的聚合膜的步骤。44. 如权利要求43所述的方法，其中进行HffCVD的所述步骤包括进行引发的化学气相 沉积（iCVD)以生成接枝在所述基材上的所述聚合膜。45. 如权利要求43或44所述的方法，其中所述方法还包括通过暴露于热（例如，增加 所述聚合膜的交联密度和/或结晶度）使所述聚合膜退火的步骤。46. 如权利要求43-45中任一项所述的方法，其中进行所述HffCVD步骤以通过在其表面 上接枝所述聚合膜来改造现有制品（例如，在HVAC装置、发电成套设备、脱盐成套设备、天 然气液化船等中的冷凝器、锅炉或其他传热表面）。47. 如权利要求1-41中任一项的制品，其中所述制品为热界面材料（HM)。48. 如权利要求1-41中任一项的制品，其中所述聚合膜具有具有不大于18mN/m的临界 表面能的暴露表面。49. 如权利要求48的制品，其中所述聚合I吴具有具有不大于GmN/m的临界表面能的暴 露表面。50. 如权利要求1-41或47-49中任一项的制品，其中所述聚合膜具有对于水、烃、制冷 剂、低温液体及其他传热液体具有不大于25°的接触角滞后的暴露表面。51. 如权利要求50的制品，其中所述暴露表面对于水、烃、制冷剂、低温液体及其他传 热液体具有不大于1°或不大于5°的接触角滞后。52. 如权利要求1-41或47-51中任一项的制品，其中所述聚合膜具有不大于IOOnm(例 如，不大于l〇〇nm、不大于75nm、不大于50nm)的RMS粗糙度。53. 如权利要求1-41或47-52中任一项的制品，其中所述聚合膜提供烃、制冷剂、低温 液体、水或其他低表面张力液体的滴状冷凝和脱落。54. 如权利要求53的制品，其中所述烃类液体为选自烷烃、烯烃、炔烃和燃料混合物 (例如，汽油、煤油、柴油、燃料油）的成员；所述制冷剂为选自氯氟烃、氢氟烃和氢氯氟烃的 成员；且所述低温液体选自队、0 2、〇)2、11^、甲烧、丁烷、丙烷和异丁烯。55. 如权利要求53或54的制品，其中所述烃类液体具有不大于30mN/m(例如，不大于 28mN/m、不大于21mN/m、不大于18mN/m、不大于16mN/m、或不大于12mN/m、或不大于6mN/m) 的表面张力。56. 如权利要求1-41或47-55中任一项的制品，其中所述制品为冷凝器的接触冷凝液 体（例如，工作流体）的组件（例如，容器、管道、翼片等）。57. 如权利要求1-41或47-56中任一项的制品，其中所述制品为油和/或气加工设备 (例如，分馏塔、液化装置）的组件。58. 如权利要求1-41或47-57中任一项的制品，其中所述制品为电力线、涡轮机、飞行 器、管线、锅炉、挡风板、太阳能电池板、工业机械、炊具、消费者电子装置、印刷电路板、电子 组件或医疗装置（或其组件）。59. -种生产促进液体的滴状冷凝和/或脱落的表面的方法，所述方法包括以下步骤： 提供基材；和 经由引发的化学气相沉积（iCVD)将聚合膜受控地沉积在所述基材上。60. 如权利要求59所述的方法，其中所述方法包括在沉积所述聚合膜之前或与其同时 沉积乙烯基前体在所述基材上。61. 如权利要求59所述的方法，其中所述方法包括调节所述沉积层的平均粗糙度（例 如，使得粗糙度不大于l〇〇nm，或不大于75nm，或不大于50nm)。62. 如权利要求61所述的方法，其中所述调节包括监测所述沉积聚合膜的结晶度；或 控制交联剂的比率；或控制在沉积期间所述基材的温度；或其任何组合。63. 如权利要求59-62中任一项所述的方法，其中所述沉积聚合膜具有Inm-I微米的平 均厚度。64. 如权利要求63所述的方法，其中所述沉积聚合膜具有Inm-IOOnm的平均厚度。65. 如权利要求59-64中任一项所述的方法，其中所述基材包含一种或多种选自以下 的材料：金属（例如，铜、黄铜、不锈钢、错、错青铜、镍、铁、镍铁错青铜、钛、钪及其任何合 金）、聚合物、玻璃、橡胶、硅、聚碳酸酯、PVC、陶瓷、半导体及其任何组合。66. 如权利要求59-64中任一项所述的方法，其中所述基材包含一种或多种选自以下 的材料：塑料、硅、石英、织造或非织造物、纸、陶瓷、尼龙、碳、聚酯、聚氨酯、聚酐、聚原酸酯、 聚丙烯腈、聚啡嗪、聚异戊二烯、合成橡胶、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、丙烯酸酯 聚合物、氯化橡胶、含氟聚合物、聚酰胺树脂、乙烯基树脂、膨体聚四氟乙烯、低密度聚乙烯、 高密度聚乙烯和聚丙烯。67. 如权利要求59-66中任一项所述的方法，其中所述聚合膜具有具有不大于18mN/m 的临界表面能的暴露表面。68. 如权利要求59-67中任一项所述的方法，其中所述聚合膜具有具有不大于6mN/m的 临界表面能的暴露表面。69. 如权利要求59-68中任一项所述的方法，其中所述聚合膜具有具有不大于25°的 接触角滞后的暴露表面。70. 如权利要求69所述的方法，其中所述暴露表面对于水、经、制冷剂、低温液体及其 他传热液体或其任何组合具有不大于5°的接触角滞后。71. 如权利要求59-70中任一项所述的方法，其中所述聚合膜具有不大于100nm(例如， 不大于l〇〇nm、不大于75nm、不大于50nm)的粗糙度。72. 如权利要求59-71中任一项所述的方法，其中所述聚合膜提供烃、制冷剂、低温液 体、水、其他低表面张力液体或其任何组合的滴状冷凝和脱落。73. 如权利要求72所述的方法，其中所述烃类液体为选自烷烃、烯烃、炔烃和燃料混合 物（例如，汽油、煤油、柴油、燃料油）的成员；所述制冷剂为选自氯氟烃、氢氟烃和氢氯氟烃 的成员；且所述低温液体选自队、0 2、〇)2、11^、甲烧、丁烷、丙烷及其任何组合。74. 如权利要求72所述的方法，其中所述烃类液体具有不大于30mN/m(例如，不大于 28mN/m、不大于21mN/m、不大于18mN/m、不大于16mN/m、或不大于12mN/m、或不大于6mN/m) 的表面张力。75. -种生产在权利要求1-41或47-58中任一项的制品上的聚合膜的方法。
【专利摘要】本文提供以具有接枝(例如，共价结合)在其上的薄的均匀的聚合膜的基材为特征的制品和方法。与现有涂层相比较，所得涂层提供明显减小的耐热性、液滴脱落尺寸和在蒸汽滴状冷凝期间的降解速率。本文还说明了促进例如液烃的低表面张力冷凝物的滴状脱落的表面。
【IPC分类】B05D1/00, B05D3/02, B05D5/08, F28F13/18
【公开号】CN105121036
【申请号】CN201480021156
【发明人】A.T.帕克斯森, J.L.雅各, K.K.瓦拉纳西, K.K.格利森, A.刘
【申请人】麻省理工学院
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2014年2月14日
【公告号】CA2901023A1, EP2956248A1, US20140314982, WO2014127304A1