专利名称：表面涂层和包括该表面涂层的热交换器的制作方法
技术领域：
提供表面涂层和包括该表面涂层的热交换器。
背景技术：
冷却装置例如制冷机或冷冻机通过冷却剂的压缩-冷凝-膨胀-蒸发的冷却循环的重复来降低温度，所述冷却剂例如流体制冷剂，其可为液体、气体、或处于平衡状态的这些的组合。冷却装置通过如下运行使冷却剂的温度和压力从低温和低压升高到高温和高压，通过空气冷却使处于高温和高压下的冷却剂冷凝，使经冷凝的冷却剂的压力降低，和使在降低的压力下的冷却剂蒸发以吸收热。冷却装置包括热交换器。由于在运行期间热交换器的表面温度下降到低于水的凝固点，霜可形成于热交换器的表面上，特别是湿热的空气通过热交换器的地方。霜在热交换器上的形成可干扰空气流动和冷却管中空气的热传递，由此降低热交换效率。
发明内容
在一个示例性实施方式中，提供表面涂层，其可降低霜的形成速率或者可迅速地除去所形成的霜以改善热交换效率。在另一示例性实施方式中，热交换器包括所述表面涂层。在一个示例性实施方式中，提供用于由基础材料形成的热交换器的表面涂层，该表面涂层包括多个复合层，其包括接触所述基础材料的表面的第一层，所述第一层包括第一基体和第一纳米体的第一复合材料；和接触所述第一层的表面并具有空气界面的第二层，所述第二层包括第二基体和第二纳米体的第二复合材料，且其中所述第一层和所述第二层各自分别包括不同体积量的所述第一纳米体和所述第二纳米体。基于所述第一复合材料的总体积，所述第一层可以约30 约45体积％的量包括所述第一纳米体，和基于所述第二复合材料的总体积，所述第二层可以约12 约25体积％的量包括所述第二纳米体。基于所述第一复合材料的总体积，所述第一层可以约40体积％的量包括所述第一纳米体，和基于所述第二复合材料的总体积，所述第二层可以约20体积％的量包括所述第二纳米体。所述复合层可进一步包括位于所述第一层和所述第二层的表面之间的第三层，所述第三层包括包含第三基体和第三纳米体的第三复合材料，所述第三层具有沿着所述第三层的厚度尺寸从与所述第一层的界面到与所述第二层的界面逐渐减少的第三纳米体体积含量。
所述第一层可为用于从所述基础材料到所述第二层的空气界面的热交换的热传递层，和所述第二层可为用于抑制空气中包含的湿气的附着的防水层。所述第一层可具有比所述第二层高的热导率。所述第一层可具有约lW/m K或更大的热导率。所述第二层可具有约145°或更大的接触角和约8°或更小的滑动角。所述第二层可具有 约IOOnm 约I ii m的厚度。所述第一、第二和第三纳米体可各自包括纳米管、纳米纤维、纳米线、纳米颗粒、纳米球、或者包括前述的至少两种的组合。所述第一、第二和第三基体可各自包括基于硅的聚合物、基于氟的聚合物、氟取代的硅聚合物、或包括前述的至少两种的组合。所述第一层和所述第二层可各自具有多个孔。所述第二层在所述空气界面处的表面可具有由所述第二纳米体形成的突起结构。在另一不例性实施方式中，热交换器包括基础材料和形成于所述基础材料的表面上的包括多个复合层的表面涂层，所述多个复合层包括接触所述基础材料的表面的第一层，所述第一层包括包含第一基体和第一纳米体的第一复合材料；和接触所述第一层的表面并具有空气界面的第二层，所述第二层包括包含第二基体和第二纳米体的第二复合材料，其中所述第一层和所述第二层各自分别包括不同体积量的所述第一纳米体和所述第二纳米体。基于所述第一复合材料的总体积，所述第一层可以约30 约45体积％的量包括所述第一纳米体，和基于所述第二复合材料的总体积，所述第二层可以约12 约25体积％的量包括所述第二纳米体。所述复合层可进一步包括位于所述第一层和所述第二层的表面之间的第三层，所述第三层包括包含第三基体和第三纳米体的第三复合材料，所述第三层具有沿着所述第三层的厚度尺寸从与所述第一层的界面到与所述第二层的界面逐渐减少的第三纳米体体积含量。所述第一层可具有约lW/m*K或更大的热导率，和所述第二层可具有约145°或更大的接触角和约8°或更小的滑动角。所述表面涂层可具有约0. 5iim 约100 iim的厚度，和所述第二层具有约IOOnm 约I y m的厚度。所述纳米体可包括纳米管、纳米纤维、纳米线、纳米颗粒、纳米球、或者包括前述的至少两种的组合，和所述基体可包括基于硅的聚合物、基于氟的聚合物、氟取代的硅聚合物、或包括前述的至少两种的组合。在另一示例性实施方式中，提供热交换器，其包括基础材料和形成于所述基础材料的表面上的包括多个复合层的表面涂层，所述多个复合层包括接触所述基础材料的表面并具有约lW/m K或更大的热导率的第一层，所述第一层包括包含第一基体和第一纳米体的第一复合材料；和接触所述第一层的表面并具有空气界面、约145°或更大的接触角和约8°或更小的滑动角的第二层，所述第二层包括包含第二基体和第二纳米体的第二复合材料。
图I为显示根据示例性实施方式的热交换器的示意图。图2为显示图I的热交换器的堆叠结构的横截面图。图3为显示根据示例性实施方式的表面涂层的示意图。图4为显示图3的表面涂层的堆叠结构的一个实例的横截面图。
图5为显示图3的表面涂层的堆叠结构的另一实例的横截面图。图6A为显示根据纳米体的体积量的接触角的图。图6B为显示根据纳米体的体积量的滑动角的图。图7为显示根据纳米体的体积量的热导率的图。
具体实施例方式在下文中将参照其中示出示例性实施方式的附图更充分地描述本公开内容。然而，本公开内容可以许多不同的形式体现且不应解释为限于本文中阐述的示例性实施方式。如本文中所使用的，单数形式“一种”、“一个”和“该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚地另外说明。将进一步理解，当用在本说明书中时，术语“包括”和/或“包含”说明存在所述特征、区域、整体、步骤、操作、元件和/或组分，但不排除存在或添加一种或多种另外的特征、区域、整体、步骤、操作、元件、组分和/或其集合。描述同一特征的所有范围和端点是独立地可组合的。除非另外定义，在本文中所使用的所有术语(包括技术和科学术语)的含义与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。将进一步理解，术语，例如在常用词典中定义的那些，应被解释为其含义与它们在相关领域和本公开内容的背景中的含义一致，并且将不在理想化或过于形式的意义上解释，除非在本文中清楚地如此定义。在附图中，为了清楚，放大层、膜、面板、区域等的厚度。在说明书中，相同的附图标记始终表示相同的元件。将理解，当一个元件如层、膜、区域或基底被称为“在”另外的元件“上”时，其可在直接在所述另外的元件上，或者还可存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接在”另外的元件“上”时，则不存在中间元件。如本文中所使用的“烷基”指具有规定的碳原子数的直链或支链饱和脂族烃基团。“烯基”是包含至少一个碳-碳双键的直链或支链烃基团。类似地，“环烷基”和“环烯基”分别指包含单价环状烷基和单价环状烯基部分的基团。“烷氧基”指经由氧连接的烷基部分(即，-0-烷基)。Cl C30烷氧基的非限制性实例包括甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丁氧基、仲丁氧基、戊氧基、异戊氧基、己氧基、辛氧基等。术语“亚烷基”指直链、支链或环状二价脂族烃基。术语“亚烯基”指含有双键的直链、支链或环状二价脂族烃基。类似地，“亚环烷基”和“亚环烯基”分别指包含二价环状烷基和二价环状烯基部分的基团。如本文中所使用的“芳基”意指其中所有环成员为碳且至少一个环是芳族的环状部分。可存在超过一个环，且任何额外的环可独立地为芳族的、饱和或部分不饱和的，且可为稠合的、悬垂的、螺环的或其组合。如本文中所使用的术语“亚芳基”是指通过从芳族烃的一个或多个环除去两个氢原子形成的二价基团，其中所述氢原子可从相同或不同的环(优选不同的环)除去，所述环各自可为芳族或非芳族的。如本文中所使用的“芳烷基”指其中烷基的氢原子之一被芳基代替的烷基。代表性的芳烷基包括例如苄基、苯乙基、二亚苯基亚甲基、二亚甲基亚苯基等。“亚芳烷基”为经由烷基或亚烷基部分连接的芳基或亚芳基。规定的碳原子数(例如，C7 C30)指存在于芳基和亚烷基部分两者中的碳原子的总数。“芳氧基”指经由氧连接的芳基部分(即，-O-芳基)。
“杂烷基”是包含至少一个共价键合至烷基的一个或多个碳原子的杂原子的烷基。“杂环烷基”是包含至少一个共价键合至环烷基中的一个或多个碳原子的杂原子的环烷基。“杂芳基”是包括一个或多个其中至少一个环成员(例如，一个、两个或三个环成员)为杂原子的芳族环的单价碳环体系。例如，在C3 C30杂芳基中，环碳原子的总数范围为3 30，其中剩余的环原子为杂原子。如果存在多个环，其可为悬垂的、螺环的或稠合的。“亚杂芳基”指通过从杂芳族化合物的一个或多个环除去两个氢原子形成的二价基团，其中所述氢原子可从相同或不同的环(优选相同的环)除去，所述环各自可为芳族或非芳族的。“杂芳烷基”是经由亚烷基部分连接的杂芳基；同样地，“亚杂芳烷基”是经由亚烷基部分连接的亚杂芳基。规定的碳原子数(例如，C3 C30)指存在于杂芳基和亚烷基部分两者中的碳原子的总数，其中剩余的环原子为杂原子，如以上讨论的。如本文中所使用的“组合”包括共混物、混合物、合金、反应产物等。当未另外提供定义时，如本文中所使用的术语“取代的”指被选自如下的取代基取代C1 C30烷基、C2 C30炔基、C6 C30芳基、C7 C30烷芳基、Cl C30杂烷基、C3 C30杂烷基芳基、C3 C30脂环族基团、C3 C15环烯基、C6 C30环炔基、C2 C30杂环烷基、卤素(F、Cl、Br、或I)、羟基、Cl C30烷氧基、硝基、氰基、氨基、叠氮基、脒基、肼基、亚肼基、羰基、氨基甲酰基、硫醇基、酯基、羧基或其盐、磺酸基或其盐、磷酸基或其盐、或者包括前述的至少两种的组合。在“氟”用于描述基团，例如在“氟烷基”、“氟芳基”等中时，将理解所述基团含有至少一个氟基团，或者可完全氟化(即，全氟化)。还如本文中所使用的，在对于基团公开或暗示取代基如氟，例如“氟烷基”，且对于所述基团还表明“取代的”时，所述基团含有所公开或暗示的取代基和与所规定的取代基不同的额外取代基两者。在下文中，将参照图I和图2描述根据一个示例性实施方式的热交换器。图I为显示根据一个示例性实施方式的热交换器的示意图，和图2为显示图I的热交换器的堆叠结构的横截面图。参照图1，根据一个示例性实施方式的热交换器包括冷却管20和多个冷却片30，其中冷却剂通过冷却管20，和热空气且特别是湿热空气在冷却片30之间通过，使得可发生热交换。参照图2，包括冷却管20和冷却片30的热交换器的堆叠结构包括基础材料100和形成于基础材料100的表面上的表面涂层120。基础材料100可由具有高热导率的金属形成。如本文中所使用的金属的高热导率意指具有约100瓦/米/开尔文(W/m K)或更大的热导率。具有高热导率的材料包括铝(Al)、铜(Cu)、其合金等、或者包括前述的至少两种的组合，其中组合可包括结构组合如板状结构、层叠结构、由两种或更多种不同的导热材料制成的部件的组件例如其中一种材料的管具有附着至其上的由不同材料制成的叶片组件等、或者包括这些结构的组合。表面涂层120涂覆在基础材料100的表面上。表面涂层120可防止霜在基础材料100的表面上的形成，特别是当湿热空气通过所述热交换器时。除了防止霜的积聚之外，表面涂层120还容许容易地除去可积聚的霜。积聚的任何霜的除去可通过任何已知的方法例如升华或者通过霜的机械除去实现。参照图3和图4描述表面涂层120。
图3为显示一个示例性实施方式的表面涂层120的示意图，和图4为显示图3的表面涂层120的堆叠结构的一个实例的横截面图。如本文中所使用的堆叠结构可为有序结构例如涂覆的纳米体的接连的层、子结构例如规则和不规则形状的球、圆柱、板、棒、圆锥、管、多面体(包括三方锥和四方锥、立方体、双锥结构、十二面体、二十面体等)、或这些子结构的任何组合在纳米体50b的表面的平面中和垂直于所述表面两者以规则的图案排列的阵列，或者可部分无规地不规则地堆叠(如其中所述子结构在x-y、x-Z、或y-z平面中规则地排列，但在剩余维度中不规则地堆叠)或者任何以上子结构的完全无规附聚。间隙空间(即，孔)可存在于层中。可使用包括以上子结构的至少两种的组合。表面涂层120由包括基体50a和纳米体50b的复合材料50形成。基体50a可由例如基于硅的聚合物、基于氟的聚合物、氟取代的硅聚合物、或包括前述聚合物的至少两种的组合形成。基体50a可由基于硅的聚合物形成。有用的基于硅的聚合物包括包含由以下化学式I表示的硅氧烷重复单元的聚有机硅氧烷。化学式I-SiR1R2O-在化学式I中，R1和R2各自独立地为取代或未取代的Cl ClO烷基、取代或未取代的Cl ClO杂烷基、取代或未取代的C3 ClO环烷基、取代或未取代的C2 ClO杂环烷基、取代或未取代的Cl ClO烷氧基、取代或未取代的Cl ClO杂烷氧基、取代或未取代的C3 ClO环烷氧基、取代或未取代的C2 ClO杂环烷氧基、取代或未取代的C2 ClO烯基、取代或未取代的C2 ClO杂烯基、取代或未取代的C3 ClO环烯基、取代或未取代的C2 ClO杂环烯基、取代或未取代的C6 C20芳基、取代或未取代的C3 ClO杂芳基、取代或未取代的C6 C20芳氧基、取代或未取代的C3 ClO杂芳氧基、取代或未取代的C7 C20芳烷基、取代或未取代的C4 ClO杂芳烷基、或者包括前述基团的至少两种的组
八
口 o所述氟取代的硅聚合物可包括化学式I的硅氧烷单元，其中R1和R2各自独立地为氟、取代或未取代的Cl ClO氟烷基、取代或未取代的Cl ClO杂氟烷基、取代或未取代的C3 ClO氟环烷基、取代或未取代的C2 ClO杂氟环烷基、取代或未取代的Cl ClO氟烷氧基、取代或未取代的Cl ClO杂氟烷氧基、取代或未取代的C3 ClO氟环烷氧基、取代或未取代的C2 ClO杂氟环烷氧基、取代或未取代的C2 ClO氟烯基、取代或未取代的C2 ClO杂氟烯基、取代或未取代的C3 ClO氟环烯基、取代或未取代的C2 ClO杂氟环烯基、取代或未取代的C6 C20氟芳基、取代或未取代的C3 ClO杂氟芳基、取代或未取代的C6 C20氟芳氧基、取代或未取代的C3 ClO杂氟芳氧基、取代或未取代的C7 C20氟芳烷基、取代或未取代的C4 ClO杂氟芳烷基、或者包括前述基团的至少两种的组合。所述硅氧烷重复单元可以多种方式组合以形成环状、直链或侧链结构，且所述聚有机硅氧烷可为均聚物、共聚物、或其混合物。可使用氟化和非氟化硅氧烷重复单元的组
所述聚有机硅氧烷可包括两种或更多种硅氧烷重复单元，其中键合至由以上化学式I表示的重复单元中的硅的取代基相同或不同。所述硅氧烷重复单元可另外与硅氧烷单元的一、二、三、四、五、六等烷氧基或氯硅氧烷前体组合以进一步增加所述聚有机硅氧烷的支化。单体例如四乙基硅烷、四甲基硅烷、三甲氧基甲基硅烷、三乙氧基硅烷、1，2_双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷等、或其组合可结合到所述聚硅氧烷链中以形成交联结构且由此提高所述聚有机硅氧烷的机械稳定性。所述聚有机硅氧烷可包括例如聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、聚二苯基硅氧烷、聚氟硅氧烷、聚乙烯基硅氧烷、聚全氟苯基硅氧烷、或其组合。所述基于氟的聚合物可为在聚合物骨架上具有氟取代基作为取代基或侧基或者这些的组合的任何聚合物。基于氟的聚合物可因此具有如下的重复单元取代或未取代的C2 C30氟代亚烷基、取代或未取代的C3 C30氟代亚环烷基、取代或未取代的C6 C30氟代亚芳基、取代或未取代的C7 C30氟代亚芳烷基、或者包括前述氟化单元的至少两种的组合。所述重复单元可通过碳-碳键、羰基彼此直接连接，或者可通过杂原子例如氧、氮、或硫、或者包括前述的至少两种的组合连接。重复单元可在一些情况下通过官能团例如酯键、砜键、醚键、硫键(硫醚)、胺键、酰胺键、酰亚胺键等、或者包括前述的至少两种的组合连接。所述基于氟的聚合物可包括例如聚(四氟乙烯)、聚(偏氟乙烯)、全氟烷氧基聚合物、聚(全氟二苯基醚)、其共聚物等、或者包括前述聚合物的至少两种的组合。以上聚有机硅氧烷和前述基于氟的聚合物也可用于形成包含基于硅的聚合物和基于氟的聚合物的嵌段的氟化的基于硅的聚合物。纳米体50b可包括例如纳米管、纳米纤维、纳米线、纳米颗粒、纳米球、或者包括前述纳米体的至少两种的组合。更特别地，可使用碳纳米管、碳纳米纤维、S i纳米线、ZnO纳米线、Cu纳米线、GaN纳米线、或者包括前述的至少两种的组合。纳米体50b可具有在纳米级范围即约Inm至约1，OOOnm内的至少一种尺寸。纳米体50b可具有例如约Inm 约1，OOOnm的直径，且在纳米体50b不对称时可具有约0. Oliim 约1，OOOiim的第二(长度)尺寸。当纳米体50b具有在以上范围内的直径和长度时，纳米体50b在基体内的可分散性可改善且在形成所述表面涂层时，可容易地形成突起结构，即具有从经涂覆的表面突起的结构。复合材料50可包括分散在基体50a中的纳米体50b，且其可通过例如喷涂、浸涂等形成，使得当在基础材料100的表面上涂覆时，基体50a涂覆在纳米体50b的表面上，如图3中所示。在以预定量或更多的量包括纳米体50b时，表面涂层120可进一步拥有具有多个孔60的网状结构。通过形成这样的网状结构，该结构中的应力可减小且耐久性可提高。所述孔可具有约Inm 约10 y m的平均最大横截面尺寸(即，直径)，其中所述孔比表面涂层120的厚度或任何子层的厚度小。参照图4，表面涂层120包括接触所述基础材料(未示出)的表面的下复合层120a和在下复合层120a的表面上的上复合层120b，且在一些实施方式中，所述上复合层120b直接在下复合层120a的表面上且接触下复合层120a的表面。下复合层120a和上复合层120b各自具有不同体积含量的纳米体50b。在各复合层120a和120b中，纳米体50b可相同或不同。 在表面涂层120中，复合材料50的热导率和防水性可根据纳米体50b的量改变。为了降低霜在所述热交换器表面上的形成速率或者为了迅速除去所形成的霜，表面涂层120的热导率应为高的(例如，约lW/m*K或更大)。同时，如通过水接触角显示的防水性，在约145度或更大、更特别地约150度或更大、且还更特别地约152度或更大的对于所述表面涂层的高的水接触角时，表明非常低的润湿性。类似地，约8度或更小、特别地约6度或更小、且还更特别地约5度或更小的低的滑动角也表明低的润湿性和因此优异的防水性。表面涂层120的热导率和防水性可通过调节复合材料50中包括的纳米体50b的体积量改变。在一个示例性实施方式中，通过形成具有多个各自具有不同量的纳米体50b的复合层的表面涂层120，可同时改善热导率和防水性。特别地，下复合层120a为接触基础材料100的部分并且以第一量包括纳米体50b以改善表面涂层120的热导率。下复合层120a可具有比上复合层120b高的热导率。下复合层120a可具有约lW/m K或更大、特别地约10W/m K或更大、且更特别地约25W/m K或更大的热导率。上复合层120b为接触下复合层120a的部分，以相反的表面暴露于空气，且其可以第二量包括纳米体50b以提高在空气-上复合层120b界面处的防水性。参照图6A 图7对此进行说明。图6A为显示根据纳米体体积含量的接触角的图，图6B为显示根据纳米体体积含量的滑动角的图，和图7为显示根据纳米体体积含量的热导率的图，其中基体为PDMS(sylgard 184, Dowcorning),和纳米体为多壁纳米管(宽度 5nm,纵横比 10000)。参照图6A和图6B，可看出接触角和滑动角可根据基于所述复合材料的体积的纳米体含量改变。接触角和滑动角表示在固体表面处的润湿性，其中较高的接触角表明较低的润湿性和因此高的疏水性和防水性，且较低的滑动角表明较低的润湿性和因此高的疏水性和防水性。参照图6A和图6B，基于复合材料50的总体积，上复合层120b可以约12 约25体积％、特别地约15 约25体积％、且更特别地约17 约22体积％的量包括纳米体50b。接触角优选为约150°或更大且滑动角为约5°或更小。在以上范围内，基于复合材料50的总体积，上复合层120b可以约20体积％的量包括纳米体50b。参照图7，可看出随着纳米体含量增加，热导率增大。因此，基于复合材料50的总体积，下复合层120a可以约30 约45体积％、且特别地约35 约45体积％的量包括纳米体50b以具有比上复合层120b高的热导率。在以上范围内，基于复合材料50的总体积，下复合层120a可以约40体积％的量包括纳米体50b。如所描述的，接触基础材料100的表面涂层120的下复合层120a可因此包括约30 45体积％的纳米体50b以改善热导率，且接触空气的上复合层120b可因此包括约15 25体积％的纳米体50b以提高防水性。这样，通过同时提高所述热交换器的热导率和防水性，可减少或防止霜在表面上(即，在所述表面涂层上)的形成，或者可除去任何形成的霜。
在下文中，将参照图5连同图2和图3说明根据另一示例性实施方式的表面涂层120的堆叠结构。图5为显示图3的表面涂层120的堆叠结构的另一实例的横截面图。参照图5，表面涂层120包括各自具有不同体积含量的纳米体50b的下复合层120a和上复合层120b、以及中间复合层120ab，中间复合层120ab位于下复合层120a和上复合层120b的表面之间且包括具有沿着中间复合层120ab的厚度尺寸从与下复合层120a的界面到与上复合层120b的界面减少的逐渐变化的含量的纳米体50b。如本文中所使用的“逐渐变化的含量”意指沿着 从下复合层120a到上复合层120b的层厚度的尺寸减少的、从与下复合层120a的界面到与上复合层120b的界面的基于用于中间复合层120ab的复合材料的体积的纳米体的浓度梯度。下复合层120a和上复合层120b如以上所说明的。中间复合层120ab可包括具有在下复合层120a中包括的纳米体50b的体积量与上复合层120b中包括的纳米体50b的体积量之间的逐渐变化的体积含量的纳米体50b。在附图中，为了更好的理解和易于描述，分别说明下复合层120a、中间复合层120ab和上复合层120b，但纳米体50b的体积量可连续地变化而没有其中纳米体50b的体积量在下复合层120a与中间复合层120ab之间、和在中间复合层120ab与上复合层120b之间的界面处没有明显梯度地急剧变化的边界。除了基体50a和纳米体50b之外，复合材料50还可进一步包括添加剂例如交联齐U、催化剂等。所述交联剂可通过与形成基体50a的聚合物的交联反应使所述表面涂层固化。所述交联剂可包括例如基于硅烷的化合物、基于含有SiH键的有机氢硅氧烷的化合物等、或者包括前述的至少两种的组合。所述基于娃烧的化合物可包括烧氧基娃烧、氣基娃烧、乙稀基娃烧、环氧基娃烧、(甲基)丙稀酸基娃烧、烧基娃烧、苯基娃烧、氣娃烧等。将理解，如本文中所使用的“(甲基)丙烯酰基”包括甲基丙烯酰基和丙烯酰基两者并且可表示这些中的任一种。所述基于含有SiH键的有机氢硅氧烷的化合物的实例可包括五甲基三氢环四硅氧烷，1，1，3，3_四甲基二硅氧烷，1，3，5，7_四甲基环四硅氧烷，三(氢二甲基甲硅烷氧基)甲基娃烧，二(氣_■甲基甲娃烧氧基)苯基娃烧，甲基氣环聚娃氧烧，甲基氣娃氧烧 _■甲基硅氧烷环状共聚物，在两个末端都包含封端三甲基甲硅烷氧基的甲基氢聚硅氧烷，在两个末端都包含封端三甲基甲硅烷氧基的二甲基硅氧烷 甲基氢硅氧烷共聚物，在两个末端都包含封端二甲基氢甲硅烷氧基的二甲基聚硅氧烷，在两个末端都包含封端二甲基氢甲硅烧氧基的~■甲基娃氧烧 甲基氧娃氧烧共聚物，在两个末端都包含封端二甲基甲娃烧氧基的甲基氢硅氧烷 二苯基硅氧烷共聚物，在两个末端都包含封端三甲基甲硅烷氧基的甲基氢硅氧烷 二苯基硅氧烷 二甲基硅氧烷共聚物，在两个末端都包含封端三甲基甲硅烷氧基的甲基氢硅氧烷 甲基苯基硅氧烷 二甲基硅氧烷共聚物，在两个末端都包含封端二甲基氣甲娃烧氧基的甲基氣娃氧烧 _■甲基娃氧烧 _■苯基娃氧烧共聚物、在两个末端都包含封端二甲基氢甲硅烷氧基的甲基氢硅氧烷 二甲基硅氧烷 甲基苯基硅氧烷共聚物，包含(CH3)2HSiOv2单元、(CH3)3Si01/2单元和Si04/2单元的共聚物，包含(CH3)2HSi01/2单元和SiO472单元的共聚物，以及包含(CH3)2HSi01/2单元、Si04/2单元和(C6H5)3Si01/2单元的共聚物。可包括包含前述单元的至少两种的组合。基于100重量份的所述基体，可以约I 200重量份、特别地10 100重量份的
量包括所述交联剂。当包括所述催化剂时，其促进形成基体50a的聚合物的交联反应。可为此使用各种金属和非金属催化剂。作为所述催化剂，在所述聚合物的交联反应为缩合型反应的情况下，可使用例如锡、钛、锆、铅、铁、钴、锑、锰、铋、锌、其合金、其化合物、或者包括前述的至少两种的组合。类似地，在所述聚合物的交联反应为加成型反应的情况下，可使用例如钼、钯、铑、其合金、其化合物、或者包括前述的至少两种的组合。所述复合材料可涂覆在基础材料100的表面上且固化以形成表面涂层120。所述涂覆可例如通过旋涂、喷涂、层压、浸涂、流涂、辊涂、丝网印刷等进行。由于表面涂层120包括如上所述各自具有不同体积含量的纳米体50b的多个复合层，可涂覆包括第一含量的纳米体50b的复合层至预定厚度，然后可在其上涂覆包括第二含量的纳米体50b的复合层至预定厚度。所述固化可通过在低于基础材料100的变形温度的温度下的热固化、光固化、或
其组合进行。表面涂层120的厚度可根据基础材料100的形状和尺寸改变。所述表面涂层可具有约0. 5iim IOOiim的厚度。在它们之中，上复合层120b可具有约IOOnm I 的厚度，所述表面涂层的厚度的余量由下复合层、或者组合的下复合层和中间复合层满足。表面涂层120可具有突起结构，其中无规排列的纳米体50b的一端向外(即朝向空气界面)突出且所述表面的形状是不规则的。这样的突起结构可进一步减少表面涂层120对水的接触面积，与低的滑动角和高的接触角合作，以进一步改善防水性。
尽管已经结合目前被认为是实践的示例性实施方式的内容描述了本发明，但是将理解本发明不限于所公开的实施方式，而是相反，意图涵盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种改进和等同布置。
权利要求
1.用于由基础材料形成的热交换器的表面涂层，该表面涂层包括 多个复合层，其包括 接触所述基础材料的表面的第一层，所述第一层包括 第一复合材料，其包括 第一基体，和 第一纳米体；和 具有空气界面的第二层，所述第二层包括 第二复合材料，其包括 第二基体，和 第二纳米体； 其中所述第一层和所述第二层各自分别包括不同的体积量的所述第一纳米体和所述第二纳米体。
2.权利要求I的表面涂层，其中基于所述第一复合材料的总体积，所述第一层以30 45体积％的量包括所述第一纳米体，和 基于所述第二复合材料的总体积，所述第二层以12 25体积％的量包括所述第二纳米体， 优选，其中基于所述第一复合材料的总体积，所述第一层以40体积％的量包括所述第一纳米体，和 基于所述第二复合材料的总体积，所述第二层以20体积％的量包括所述第二纳米体。
3.权利要求I的表面涂层，其中所述复合层进一步包括 位于所述第一层和所述第二层的表面之间的第三层，所述第三层包括 第三复合材料，其包括 第二基体，和 第三纳米体， 所述第三层具有沿着所述第三层的厚度尺寸从与所述第一层的界面到与所述第二层的界面逐渐减少的第三纳米体体积含量。
4.权利要求I的表面涂层，其中所述第一层为用于从所述基础材料到所述第二层的空气界面的热交换的热传递层，和 所述第二层为用于抑制空气中包含的湿气的附着的防水层。
5.权利要求I的表面涂层，其中所述第一层具有比所述第二层高的热导率，或 其中所述第一层具有lW/m · K或更大的热导率，或 其中所述第二层具有145°或更大的接触角和8°或更小的滑动角，或 其中所述第二层具有IOOnm I μ m的厚度。
6.权利要求I的表面涂层，其中所述第一纳米体和第二纳米体各自包括纳米管、纳米纤维、纳米线、纳米颗粒、纳米球、或者包括前述的至少两种的组合，或 其中所述第一基体和第二基体各自包括基于硅的聚合物、基于氟的聚合物、氟取代的硅聚合物、或者包括前述的至少两种的组合，或 其中所述第一层和所述第二层各自具有多个孔。
7.权利要求I的表面涂层，其中所述第二层在所述空气界面处的表面具有由所述第二纳米体形成的突起结构。
8.权利要求I的表面涂层，其中所述表面涂层具有O.5μπι IOOym的厚度。
9.热交换器，包括 基础材料；和 权利要求1-8中任一项的表面涂层。
10.热交换器，包括 基础材料，和 表面涂层，其包括 形成于所述基础材料的表面上的多个复合层，所述多个复合层包括 接触所述基础材料的表面并具有iw/m ·Κ或更大的热导率的第一层，所述第一层包括 第一复合材料，其包括 第一基体，和 第一纳米体；和 接触所述第一层的表面并具有空气界面、145°或更大的接触角和8°或更小的滑动角的第二层，所述第二层包括 第二复合材料，其包括 第二基体，和 第二纳米体。
全文摘要
本发明涉及表面涂层和包括该表面涂层的热交换器。与热交换器的基础材料的表面接触的表面涂层包括多个复合层，其包括接触所述基础材料的表面的第一层，所述第一层包括第一基体和第一纳米体；和接触所述第一层的表面并具有与空气的界面的第二层，所述第二层包括第二基体和第二纳米体，其中所述第一层和所述第二层各自分别包括不同的体积量的所述第一纳米体和所述第二纳米体。
文档编号B32B3/30GK102615866SQ201210010
公开日2012年8月1日 申请日期2012年1月13日 优先权日2011年1月13日
发明者周建模, 孙崙喆, 李相义, 金东彦, 金东郁, 金夏辰 申请人:三星电子株式会社