具有增强的耐久性的经液体浸渍的表面的制作方法_5

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μ2)〈〈(h/R)(μ蛋黄酱/μ 2),因此,蛋黄酱比蜂蛮 要快得多地从瓶中流出。因此,为了提高蜂蜜的流量,可选择具有较低粘度μ2的浸渍液体, 从而使得比例μ*ι$ /μ2增大,由此提高接触液体在经液体浸渍的表面上的流量。在一些实 施方案中,大于约1、约10、约1〇 3、约1〇6、约1〇9。
[0180] 耐久性增强
[0181] 如本文所述的那样,经液体浸渍的表面中所含的浸渍液体可夹带在与该经液体浸 渍的表面接触的接触液体(例如本文所述的任意接触液体)中。定义"夹带"在下文中指 代浸渍液体由于可或不可与该浸渍液体混溶的接触液体的剪切应力而从经液体浸渍的表 面损失。该剪切应力导致浸渍液体以本文之前所述的流量Qf流动,且这导致浸渍液体逐渐 从经液体浸渍的表面贫化。在一些实施方案中,浸渍液体可通过逐步溶入接触液体或者通 过蒸发而贫化。在一些实施方案中,浸渍液体可通过重力或者浮力而排出。为了提高经液 体浸渍的表面如经液体浸渍的表面100和/或200的耐久性,可使浸渍液体的溶解和/或 蒸发程度最小化、可减少夹带在接触液体中的浸渍液体的量、可减少通过重力或浮力而排 出的量,和/或可连续或周期性地补充浸渍液体。
[0182] 在一些实施方案中,经液体浸渍的表面可包括浸渍在织构化表面中的足够浸渍液 体,从而使得浸渍液体漫过织构化表面且基本上高于织构化表面。图12显示了经液体浸渍 的表面300,其包括表面310,表面310具有设置于表面310上的多个固体特征312。用浸渍 液体320如硅油、BMIm或本文所述的任何浸渍液体浸渍多个固体特征312之间的间隙区域 314。使过量的浸渍液体320浸入织构化表面320中,从而使得浸渍液体320漫过或高于固 体特征312达高度d。在一些实施方案中,织构化表面310的固体特征312上方的浸渍液体 320的高度d可为至少约1μm。过量的浸渍液体320可例如确保全部浸渍液体320需要显 著长的时间才能被例如接触液体移除,因此提高经液体浸渍的表面300的耐久性。
[0183] 在一些实施方案中,液体递送机构可与经液体浸渍的表面流体连接,且设置用于 将浸渍液体输送至经液体浸渍的表面所含的固体特征之间的间隙区域。在一些实施方案 中,液体递送机构可包括浸渍液体的储槽。储槽可与经液体浸渍的表面流体连接,从而提供 连续的浸渍液体补充供料。
[0184] 图13A和13B显示了装置400,其包括第一基材410和第二基材416。第一基材410 具有设置在第一基材410的第一表面413上的多个固体特征412,从而使得该多个固体特征 412限定了间隙区域414。在一些实施方案中,固体特征412的材料可与第一基材410相同。 确定间隙区域414的尺寸和形状以利用毛细力保持被置于其中的浸渍液体420浸渍。第一 基材410的第二表面411与第二基材416隔开,从而使得第一基材410的第二表面411和 第二基材416限定了内部区域418(例如储槽)以容纳和储存浸渍液体420。图13B显示了 箭头B所示的装置400区域的放大图。正如所示的那样,第一基材410包括多个孔419,其 将第一基材410的第一表面413和第二表面411流体连接,从而使得内部区域418与固体 特征412的间隙区域414流体连接。因此,从第一基材410的织构化表面413损失的任何 浸渍液体420被来自内部区域418的浸渍液体420替换。在一些实施方案中,对多个孔419 进行设置,从而使得浸渍液体420可通过毛细管作用从内部区域418流至间隙区域414。在 一些实施方案中,第一基材410的第一表面413可具有第一滚动角。浸渍液体420可置于 多个固体特征412的间隙区域414中,从而使得浸渍液体420限定了具有小于第一滚动角 的第二滚动角的第三表面,因此形成非润湿性表面。
[0185] 在一些实施方案中,装置400可为管,例如如图13A所示,从而使得第一基材410 可形成管的侧壁,且第二基材416可形成包围基材410外部的表面的侧壁。在该实施方案 中,第一基材410的第一表面413限定了导管,从而允许箭头AA所示的接触液体流动。此 外,内部区域418可由第一基材410和第二基材416之间的空间(例如环形区域)限定。在 一些实施方案中,第一基材410可设置以容纳接触液体,从而使得置于间隙区域414中的浸 渍液体420限定了与所述接触液体接触的第三表面。在一些实施方案中,所述装置可为容 器。
[0186] 在一些实施方案中,容器也可包括经液体浸渍的表面。图14显示了容器500的一 部分,容器500包括限定了用于容纳液体混合物530的内部区域518的外表面516和内表 面510。在内表面510上设置多个固体特征512,由此限定了设置用于接受浸渍液体520的 间隙区域514。间隙区域514通过毛细力保持被浸渍液体520浸渍。对置于容器的内部区 域518中的液体混合物530进行设置以使得液体混合物530包含乳化或溶于其中的浸渍液 体520,从而使得液体混合物530可将浸渍液体520供应至间隙区域514中。例如,内表面 510可具有第一滚动角,且浸渍间隙区域514的浸渍液体520限定了具有第二滚动角的与液 体混合物530接触的接触表面,从而使得第二滚动角小于第一滚动角。置于容器500中的 液体混合物530的流动(如箭头CC所示)可将一部分浸渍液体530从间隙区域514中移 除(如箭头DD所示)。配制液体混合物530以包含浸渍液体并将浸渍液体供应至间隙区域 514,从而保持第二滚动角小于第一滚动角。因此,液体混合物530可替换间隙区域514的 损失的浸渍液体520 (如箭头EE所示),由此提高容器500的经液体浸渍的表面的寿命。
[0187] 在一些实施方案中,液体混合物530可为多相液体。在一些实施方案中,可配制多 相液体以使得当容器500的内表面510的温度由第一温度变化至第二临界温度时,该多相 液体变得不稳定且分离成两个不同的本体相。在一些实施方案中,可配制液体混合物530 以转变成不稳定的超饱和条件,从而使得在内表面上诱导浸渍液体成核。在该实施方案中, 可将内表面510保持在一定温度下,从而使得在内表面510的温度下,浸渍液体在接触液体 中的溶解度小于浸渍液体材料的浓度,由此导致过饱和的接触液体且诱导浸渍液体在表面 上成核。
[0188] 在一些实施方案中,间隙区域514可通过浸渍液体520由与内表面510接触的蒸 气相冷凝而再次供应浸渍液体520。在该实施方案中,可将内表面510保持在一定温度下, 从而使得在内表面510的温度下的饱和浓度低于浸渍液体物质在蒸气中的浓度。在一些 实施方案中,可将非溶剂添加至浸渍液体520中以将其溶解度降至低于非溶剂溶解时的浓 度。
[0189] 在一些实施方案中,装置可包括管或导管,其包括经液体浸渍的表面和围绕该管 或导管同心设置的浸渍液体储槽。现在参照图15A和15B,装置600可包括具有第一直径或 另外的横截面的管602。管602限定了通过其中的内部区域604,该内部区域604设置用于 允许接触液体(例如本文所述的任何接触液体)流过内部区域604,例如以箭头FF所示的 方向流过。在管602的侧壁上限定多个通孔或互连孔或腔606。通孔606可具有圆形、正 方形、矩形、多边形、椭圆形或任何其它合适形状的横截面。在一些实施方案中,通孔606可 为锥形的、倒角的或波形的。在一些实施方案中,通孔606可具有一定的尺寸和形状,或者 给定合适的化学性,从而允许浸渍液体620通过其中,但阻止接触液体通过通孔606 (如本 文所示)。在一些实施方案中,孔606可具有如下直径、特征尺寸或另外的横截面:约10nm、 lOOrnn、1μπι、2μπι、4μπι、6μπι、8μπι、10μπι、20μπι、30μπι、40μπι、50μπι、60μπι、70μπι、 80μm、90μm、100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm、 或约10mm,包括介于其间的所有范围。通孔/孔606可通过合适的方法形成,例如 钻孔、蚀刻、刺、激光切割、机加工、穿孔、模制、印刷,或者通过它们的组合的任何其它合适 的方法形成。在一些实施方案中,多孔材料表面是多个固体特征构成的经液体浸渍的表面。 在一些实施方案中,管602可由固有的多孔材料形成,例如陶瓷、聚合物、纤维,它们的组合 的任何其它合适的多孔材料。管602的内表面610可包括多个固体特征,所述固体特征被 浸渍液体620浸渍,从而限定了经液体浸渍的表面。通孔606可在将经液体浸渍的表面的 固体特征置于管侧壁的内表面上之前形成,或者在设置固体特征之后形成。
[0190] 护套614围绕管602设置且可具有基本上与管602长度类似的长度,或者小于管 602长度的任何长度,例如比管长度短得多的长度。护套614和管602之间的区域限定了 储槽616。将浸渍液体620置于空间616中,从而使得浸渍液体620经由通孔606与置于 管602侧壁的内表面610上的经液体浸渍的表面流体连接。以此方式,护套614设置用于 形成围绕管602的浸渍液体620的储槽。护套614的末端可例如用堵塞物(例如塞子、橡 胶垫、密封环、凸缘形轴套、胶粘剂等)封闭,以防止浸渍液体620从护套614的末端泄露。 例如由于接触液体中的剪切或夹带而从经液体浸渍的表面损失的任何浸渍液体620可被 来自空间616的浸渍液体620替代。在一些实施方案中,浸渍液体620可以以被动方式如 通过毛细管作用、文丘里效应、压力差或重力流由空间616连通至经液体浸渍的表面。通孔 606可具有一定的尺寸或形状以控制浸渍液体620至经液体浸渍的表面的流量和/或压力。 在一些实施方案中,可使用主动栗送机构将浸渍液体620由空间616连通至经液体浸渍的 表面。该类栗送机构可包括例如离心栗、重力栗、虹吸栗、蠕动栗、隔膜栗、注射栗、气栗、真 空栗、手动栗,或任何其它合适的栗送机构。此外,可使用装设仪器如流量阀、流量计、控制 器、PID控制器、压力计或任何其它装设仪器来控制浸渍液体620至经液体浸渍的表面的流 量。例如,可调节浸渍液体620的流量以确保固体特征被浸渍液体620完全浸渍。栗送机 构也可与浸渍液体620的外部储槽连通,且将浸渍液体620由外部储槽连通至空间616。在 一些实施方案中,可在空间616中所含的浸渍液体620上施加正压以防止接触液体经由通 孔606流入空间616中。在一些实施方案中,可控制压力以例如提供浸渍液体620至经液 体浸渍的表面的所需流量。尽管显示为具有护套614,然而在一些实施方案中,装置600可 包括T形管、Y形管、薄膜、连接容器、在线混合器或可提供浸渍液体620储槽的槽。
[0191]在一些实施方案中,装置可包括管或导管,其包括经液体浸渍的表面和围绕仅一 部分管或管道同心设置的浸渍液体储槽。例如,图16显示了装置700的一部分的侧视截面 图。装置700包括具有第一直径或另外的横截面的管702。管702限定了内部体积704,其 设置用于允许接触液体(例如本文所述的任何接触液体)流过该内部体积,如箭头GG所 示。在管702侧壁的一部分705 (也称为"通孔部分")上设置多个通孔706。通孔706可基 本上类似于就装置600所述的通孔606,因此此处不进一步详细描述。管702的内表面710 可包括多个固体特征,其被浸渍液体720浸渍,从而限定了经液体浸渍的表面。
[0192]T形管714围绕通孔部分705同心设置。T形管714具有显著大于管702第一直 径的第二直径,从而使得管702的侧壁和T形管714限定了介于其间以容纳浸渍液体720 的补充供料的储槽716。储槽716经由通孔706与设置在通孔部分705内表面710上的经 液体浸渍的表面流体连通。以此方式,T形管714设置用于形成围绕管702的包括通孔706 的部分的浸渍液体720的同心储槽716。例如由于接触液体中的剪切或夹带而从经液体浸 渍的表面损失的任何浸渍液体可由储槽716补充至经液体浸渍的表面。补充浸渍液体720 可经由毛细管作用扩散至经液体浸渍的表面的未被通孔706服务的部分,从而使得在整个 经液体浸渍的表面保持大致恒定的浸渍液体720液位(即,保持浮出面积比例Φ)。T形管 714可经由导管718与浸渍液体720的外部储槽(未示出)流体连接。以此方式,储槽716 可保持浸渍液体720的恒定供料。在一些实施方案中,浸渍液体720可以以被动方式如通过 毛细管作用、文丘里效应、压力差或重力流由储槽716连通至经液体浸渍的表面。在一些实 施方案中,可使用主动栗送机构将浸渍液体720由储槽716连通至经液体浸渍的表面。该 类栗送机构可包括例如重力栗、离心栗、气栗、真空栗、注射栗、虹吸栗、蠕动栗、手动栗,或 任何其它合适的栗送机构。此外,可使用装设仪器如流量阀、流量计、控制器、PID控制器、压 力计或任何其它装设仪器来控制浸渍液体720至经液体浸渍的表面的流量。例如,可调节 浸渍液体720的流量以确保固体特征被浸渍液体720完全浸渍。栗送机构也可与浸渍液体 720的外部储槽连通,且将浸渍液体720由外部储槽连通至空间716。尽管显示为具有单一 通孔部分705,然而在一些实施方案中,管702可包括多个通孔部分。通孔部分可位于沿管 702长度的预定位置。各通孔部分可具有围绕该通孔部分设置的Τ形管714。各Τ形管714 可设置用于提供围绕本文所述的各通孔部分的浸渍液体720储槽。以此方式,可将浸渍液 体720在沿管702整个长度的预定位置处供应至经液体浸渍的表面。在一些实施方案中, 液体递送机构可间断地位于管702的段中,从而维持经液体浸渍的表面。在一些实施方案 中,液体递送机构和浸渍液体720可提供在要求浸渍液体720补充供料的储槽、器皿或任何 装置和/或工艺设备中的不同位置和高度处。来自各通孔部分705的补充浸渍液体720可 扩散至经液体浸渍的表面的不具有通孔706的位置,从而使得可在整个经液体浸渍的表面 保持大致恒定的浸渍液体720液位。尽管显示为具有Τ形管714,然而在一些实施方案中, 装置700可包括可提供浸渍液体720储槽的夹套、Υ形管、薄膜、连接器皿或槽,或它们的任 意组合。
[0193] 在一些实施方案中,管702或本文所述的任何其它管的内表面可通过喷砂机械蚀 亥IJ,从而形成多个固体特征。然后,可在管702的侧壁中机械钻入一系列孔或通孔。可在孔 上方设置形成浸渍液体720储槽的夹套或Τ形管以产生液体递送机构。在一些实施方案 中,在机械蚀刻后,可对管702的内表面进行表面改性如通过溅射喷涂,从而改变固体特征 的表面能。
[0194] 在一些实施方案中,经液体浸渍的表面中所含的固体特征可设置用于限定通过其 中的通孔如就装置600或700所述的通孔606或706。例如,在一些实施方案中,固体特 征可包括蜂窝状结构,从而使得各蜂窝结构的边缘用作固体特征(例如用作具有约2μπκ 5μm、10μm或至多约200μm高度的鳍状物),且在由边缘围绕的部分中限定通孔。在一些 实施方案中,固体特征可包括方形粧或锥形粧,其中在接近粧基底的粧之间的间隙空间中 限定通孔。在一些实施方案中,固体特征可包括沟槽如连续沟槽或图案化的沟槽(例如类 似于轮胎胎面),其中与浸渍液体储槽流体连通的通孔(例如微孔、狭缝或孔)与所述沟槽 相交。在一些实施方案中,固体特征可包括环形、圆形、椭圆形、圆柱形、管形、凸出的杯形、 筛孔形、菱形或任何其它多边形固体特征,其具有中空芯,从而使得该固体特征限定了通过 其中的通孔。
[0195] 在一些实施方案中,液体再供应机构可包括海绵。现在参照图17,经液体浸渍的表 面800包括表面810,其包括多个固体特征(出于清楚的原因,未示出)和置于由固体特征 限定的间隙区域中的浸渍液体820。表面810、固体特征和浸渍液体820可包括本文所述的 任何表面、固体特征或浸渍液体。海绵814设置在表面810的一端。海绵814与浸渍液体 820的储槽816连接,从而使得储槽816经由海绵814与经液体浸渍的表面流体连通。压缩 机构815与海绵814连接。压缩机构815可设置用于周期性或者根据需要如箭头A所示压 缩海绵814,从而将浸渍液体820的补充供料与经液体浸渍的表面800连通。
[0196] 海绵再供应机构可例如用于将浸渍液体再供应至漆盘,所述漆盘包括置于其上的 经液体浸渍的表面。图17中所示的液体再供应机构可用于在倾倒漆之前,将浸渍液体手动 供应至经液体浸渍的表面。所述漆可在使用后倾出,且海绵可被再次压缩,从而在再次将漆 倾倒至盘上之前再供应浸渍液体。在一些实施方案中,经液体浸渍的表面可设置在洗衣洗 涤剂盖的内表面上。在该实施方案中,可使海绵液体递送机构与一部分经液体浸渍的表面 接触且压缩以连通新鲜浸渍液体。这可在洗衣洗涤剂的倾倒循环期间进行。在该实施方案 中,可由用户手动使海绵与表面接触,或者可将海绵置于洗衣容器的开口处,从而使得每次 在洗衣洗涤剂盖拧在容器上时,海绵受到压缩。
[0197] 在一些实施方案中,用于容纳接触液体的容器可包括可根据需要启动的液体递送 机构。现在参照图18A和18B,容器90 (例如洗涤剂瓶的盖)包括侧壁902。经液体浸渍的 表面900 (例如本文所述的任何经液体浸渍的表面)设置在容器90侧壁902的内表面上。 包含一定体积的浸渍液体920的储槽904设置在侧壁906上如容器90的基底上。储槽包 括可变形部分906,其可通过施加压力而变形如弯曲或以其它方式移位。阀908如隔膜、蝶 阀、压力阀或任何其它合适的阀门设置在储槽904的基底上。阀908可设置用于防止所述 体积的浸渍液体920与由容器90限定的内部体积连通,直至浸渍液体920的压力增大至高 于特定阈值。例如,在图18A所示的第一设置中,储槽904可填充有浸渍液体920供料。用 户可沿箭头B所示的方向在可变形部分906上施加力,从而促使容器变为图18B所示的第 二设置。在第二设置中,可变形部分906变形,由此使储槽904的体积减小。这在置于储槽 904中的浸渍液体920上施加压力。该压力可足以将浸渍液体920如箭头C所示从阀908 中排出,由此将浸渍液体再供应至经液体浸渍的表面900。
[0198] 在一些实施方案中,装置可包括具有内径的第一管或导管。所述装置也可包括具 有基本上与第一管的内径相似的外径的第二管或导管,从而使得第二管可以以紧公差装配 至第一管的内腔中。本文所述的经液体浸渍的表面可设置在第二管侧壁的内表面上,该经 液体浸渍的表面为流经第二管内腔的接触液体的非润湿性表面。第二管的侧壁可为中空 的、具有沟槽的、粗糙化的或者以其它方式织构化的,从而使得在第一管和第二管之间形成 用于容纳浸渍液体补充供料的储槽。此外,可将通孔或孔限定通过第二管的侧壁,从而允许 浸渍液体的补充供料由储槽连通至经液体浸渍的表面,其中浸渍液体还从外部供料(未示 出)流入储槽中。在一些实施方案中,浸渍液体可以以被动方式如通过毛细管作用、文丘里 效应、压力差或重力流由储槽连通至经液体浸渍的表面。在一些实施方案中,可使用主动栗 送机构将浸渍液体由储槽连通至经液体浸渍的表面。该类栗送机构可包括例如重力栗、虹 吸栗、蠕动栗、手动栗、气栗或任何其它合适的栗送机构。此外,可使用装设仪器如流量阀、 流量计、压力传感器、控制器或任何其它装设仪器来控制浸渍液体至经液体浸渍的表面的 流量。
[0199] 在一些实施方案中,装置可包括管或导管,其包括与所述管和另一管、配件或容器 的末端连接的浸渍液体储槽。例如,在一些实施方案中,管或另外的导管可为无缝管,其包 括置于该管内表面上的经液体浸渍的表面。浸渍液体的储槽可与该管的上游端或上游部分 连接如借助法兰、配件或任何其它合适的连接机构。储槽可用于将浸渍液体连续或根据需 要供应至经液体浸渍的表面。在一些实施方案中,储槽可为包含预定量浸渍液体的可互换 或一次性法兰配件。浸渍液体可与经液体浸渍的表面连通,直至来自法兰配件的浸渍液体 被消耗掉。然后,可用另一法兰配件储槽替代该储槽,或者用浸渍液体再次填充如在该管的 预定维修期间。在一些实施方案中,两个管两端之间的间隙可包括上文所述的浸渍液体流 经其中的通孔(例如狭缝)。间隙例如可通过采用T将管固定原位来保持,其中间隔器通过 限定的间隙空间(例如0. 1-lmm)保持管隔开。
[0200] 在一些实施方案中,可使用加压递送系统将浸渍液体再次供应至设置在内表面或 管、导管、容器或任何其它表面上的经液体浸渍的表面。例如,可在管的上游或下游端、在混 合槽的边缘、在输送器的上方、在料斗处或者在容器的开口处(它们包括经液体浸渍的表 面)设置高功率喷射器、鼓风机、喷枪或任何
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