[发明专利]制造具有超疏水表面结构的固态主体的方法和使用该同种方法制造的超疏水管

说明书

发明领域

本发明涉及一种制造具有超疏水表面结构的固态主体的方法和使 用该同种方法制造的超疏水流体输送管。具体来说，本发明涉及以下 一种制造具有超疏水表面结构的固态主体的方法和使用此方法制造的 超疏水流体输送管，在该方法中通过使用金属体表面处理、复型过程 （replication process）和聚合物粘连现象对表面进行处理，形成一 超疏水固态主体，以提高流体输送效率和防止杂质在管中堆积。

发明背景

通常，由金属或聚合物形成的固态主体表面具有固有表面能，该 表面能通过液体材料与固态主体材料接触时固态主体与液体之间的接 触角显示。当接触角小于90°时，显示出其中球形水滴散失在固态主 体表面并湿润该表面的亲水性。另外，当接触角大于90°时，显示出 其中球形水滴保持在固态主体表面并在该表面跑动的疏水性。疏水性 的一个例子是，水滴在荷叶表面跑动而不湿润叶子。

进一步，当对固态主体表面进行处理以具有微小突起和凹陷时， 该表面的接触角就会改变。即，经过表面处理后，接触角小于90°的 亲水表面的亲水性可能增加，接触角大于90°的疏水表面的疏水性可 能增加。固态主体的疏水表面可以不同的方式应用如下。疏水表面可 用于空调系统的冷凝器来增强冷凝效能。当疏水表面应用于饮料罐时， 罐中残余可全部被移除从而简化罐的回收处理。还有，当疏水表面应 用于车辆风窗玻璃时，当车内温度和车外温度不同时其可以防止风窗 玻璃蒙上水汽。当疏水表面应用于船舶时，使用相同动力的船舶可以 具有更大推进力。另外，当疏水表面应用于碟形天线时，其可防止碟 形天线的表面被雪覆盖。当疏水表面应用于供应管道时，能提高流体 输送率和流体输送速度。相应地，由于这样的管道不会被杂质阻塞， 所以胆固醇不会在人造血管中堆积，管道内侧不会被腐蚀并且管内的 水不会被污染。此外，由于水流率增大，泵的效率也提高。此外，当 上述特征应用于芯片实验室（lab-on—a-chip）的微通道时，通道中 的流体可被适当地输送。

然而，为特定目的而改变固态主体表面接触角的技术依赖于应用 半导体制造技术的微机电系统(MEMS)工艺。因此，此技术通常用作一 种在固态主体表面制造纳米级突起和凹陷的方法。微机电系统(MEMS) 工艺是一种应用了半导体技术的先进机械工程技术。然而，半导体工 艺使用的设备非常昂贵。

为了在固态金属体表面形成纳米级的突起和凹陷，需要进行无法 在普通工作环境下操作的多种处理，例如金属表面的氧化处理、应用 恒温恒定电压的处理，以及使用特殊溶液进行氧化和蚀刻的处理。也 就是说，为了进行这些处理，需要特别设计的净化室以及需要各种执 行处理的昂贵设备。

此外，由于半导体工艺的局限，一个大的表面无法一次处理完。 如上所述，根据传统技术，处理是非常复杂的，且难以大量制造产品。 此外，制造产品的成本也非常高。因此，传统技术难以应用。

此背景部分所公开的上述信息仅用于加深对本发明背景的理解， 因此其可能含有不构成本领域普通技术领域人员已知的现有技术的信 息。

发明内容

技术问题

本发明致力于提供以下一种制造具有超疏水表面结构的固态主体 的方法和使用此方法制造的超疏水流体输送管，在该方法中通过使用 金属体表面处理、复型过程和聚合物粘附现象对表面进行处理，形成 一超疏水固态主体，以提高流体输送效率和防止杂质在管中堆积。

技术方案

本发明的一个示例实施方案提供一种具有超疏水表面结构的超疏 水流体输送管。这种超疏水流体输送管包括一个导流器和一个固态主 体，其中导流器引导流体。所述固态主体设置在导流器的流体接触表 面并具有微米级不均匀度和具有纳米级直径的突起。

这里，所述固态主体包括基体和表面结构。所述基体设置在导流 器的流体接触表面，所述表面结构具有微米级不均匀度，该微米级不 均匀度由多个群聚团（bunch）形成，这些群聚团由多个形成于基体上 并且具有纳米级直径的相邻突起形成。

微米级不均匀度由部分地相互粘连的相邻突起构成。

此外，所述固态主体可包括基体和超疏水表面结构。所述基体形 成在导流器的流体接触表面并且在表面的至少一部分上具有微米级突 起和凹陷。所述超疏水表面结构包括多个分别具有纳米级直径并且沿 着基体的微米级突起和凹陷设置的多个突起。