BR112018006814B1

BR112018006814B1 - Artigo tendo uma superfície microestruturada

Info

Publication number: BR112018006814B1
Application number: BR112018006814-4A
Authority: BR
Inventors: Michael Milbocker; Lukas Bluecher
Original assignee: Bvw Holding Ag
Priority date: 2015-10-05
Filing date: 2016-10-05
Publication date: 2022-06-07
Also published as: KR20180063244A; JP2018532897A; TW201730405A; TWI715643B; EP3359726A1; US20230234838A1; TWI787690B; AU2016333984B2; AU2016333984A1; CA3000986A1; CN108699764B; EP3359726B1; EP4098799A1; CA3000986C; US20170095019A1; MX2018004201A; WO2017062497A1; CN108699764A; US11613461B2; TW202132653A

Abstract

TÊXTEIS TENDO UMA SUPERFÍCIE MICROESTRUTURADA E VESTIMENTAS QUE COMPREENDEM AS MESMAS. A presente invenção refere-se a artigos têxteis e vestuário tais como vestimentas externas, vestimentas internas, e desgaste protetor comercial exposto a misturas de contato de água e óleo, desgaste de banho e desgaste de inverno expostos a misturas de água e ar. Pelo menos parte desses artigos têxteis possui uma superfície dotada de pelo menos um dentre 1) uma alta área de superfície, 2) padrão hierárquico, 3) ângulos de contato de tal forma que a porção hidrofílica da figura uma mistura de contato possui um alto ângulo de contato e uma porção hidrofóbica de uma mistura de contato possui um baixo ângulo de contato, e 4) ângulo de histerese maior do que 5 graus. As misturas de contato hidrofóbicas/hidrofílicas da presente invenção podem ser superfícies onde água e ou gelo estão presentes em combinação com óleo e ar. Os artigos têxteis da presente invenção resistem ao deslizamento sobre superfícies que possuem misturas de contato hidrofóbicas/hidrofílicas.

Description

PEDIDOS RELACIONADOS

[001] O presente pedido reivindica o benefício do pedido provisó rio dos Estados Unidos No 62/237.460, depositado em 5 de outubro de 2015, cujo conteúdo é aqui incorporado por referência na íntegra.

CAMPO TÉCNICO

[002] A presente descrição fornece artigos têxteis e vestuários, tais como vestimentas externas, vestimentas internas, peças de vestuários protetores médicos, peças de vestuários protetores comerciais expostos a misturas de contato de água e óleo, roupas de banho e vestuários de inverno expostos a misturas de água e ar. Pelo menos parte destes artigos têxteis possui uma superfície microestruturada dotada de pelo menos um de 1) uma elevada área de superfície, 2) padrão hierárquico, 3) ângulos de contato, de modo que a porção hi- drofílica de uma mistura de contato possua um elevado ângulo de contato e a porção hidrofóbica de uma mistura de contato possua um baixo ângulo de contato e 4) ângulo de histerese maior do que 5 graus. ANTECEDENTES

[003] Embora esta seção seja amplamente dedicada a observa ções e teorias estabelecidas, alguns dos materiais contidos nesta seção podem ser novos no que se refere à interpretação ou aplicação percebida, no entanto, a teoria subjacente é conhecida. Assim, não se pretende que as ideias descritas nesta seção constituam o estado da técnica e que algumas das conexões feitas entre estados variantes do estado da técnica possam constituir a invenção.

[004] A interação de uma superfície sólida texturizada com a água em um ambiente gasoso é descrita pelo modelo de Cassie- Baxter. Neste modelo, o ar fica preso nas microrranhuras de uma superfície texturizada e as gotículas de água repousam sobre uma su- perfície composta que compreende ar e as partes superiores das mi- croprotuberâncias. A importância de uma dimensão fractal entre múltiplas escalas de textura é bem reconhecida e muitas abordagens têm sido baseadas na contribuição fractal, isto é, na relação dimensional entre diferentes escalas de textura. No entanto, independentemente do material (orgânico ou inorgânico) usado e estrutura geométrica da textura da superfície (partículas, matrizes ou poros), múltiplas escalas de textura em combinação com baixa energia de superfície foi necessária para obter as assim denominadas superfícies super-hidrofóbicas.

[005] A super-hidrofobicidade é relatada de forma variada como um material que exibe um ângulo de contato com a água que é maior do que os ângulos de contato alcançáveis com materiais lisos, mas fortemente hidrofóbicos. Uma superfície hidrofóbica repele a água. A hidrofobicidade de uma superfície pode ser medida, por exemplo, ao determinar o ângulo de contato de uma gota de água sobre uma superfície. O ângulo de contato pode ser medido em um estado estático ou em um estado dinâmico. Uma medição de ângulo de contato dinâmico pode incluir a determinação de um ângulo de contato de avanço ou um ângulo de contato de recuo em relação a uma espécie aderente, tal como uma gota de água. Uma superfície hidrofóbica com uma pequena diferença entre os ângulos de contato de avanço e recuo (isto é, baixa histerese de ângulo de contato) resulta em superfícies com baixa resistência à translação em plano (baixa aderência). A água pode atravessar uma superfície com baixa histerese de ângulo de contato mais rapidamente do que através de uma superfície com elevada histerese de ângulo de contato, assim, a magnitude da histerese de ângulo de contato pode ser igualada com a quantidade de energia necessária para mover uma substância.

[006] A motivação clássica proveniente da natureza para a pes quisa de textura da superfície é a folha de lótus, a qual é super- hidrofóbica em virtude de uma estrutura hierárquica de papilas de células convexas e túbulos de cera hidrofóbica orientados aleatoriamente, as quais têm ângulos de contato elevados e baixa histerese de ângulo de contato com a água e mostra fortes propriedades de autolimpeza.

[007] Uma motivação menos conhecida proveniente da natureza é a pétala de rosa vermelha, com uma estrutura hierárquica de papilas de células convexas ornamentadas com sulcos circunferencialmente dispostos e axialmente direcionados, as quais têm um ângulo de contato moderado e elevada diferença de contato angular. O ângulo de contato é uma medida da quantidade de água diretamente em contato com a superfície texturizada, enquanto que a histerese de ângulo de contato é uma medida do grau até o qual a água é móvel sobre uma superfície.

[008] A motivação evolucionária para cada um destes estados é bastante distinta. No caso da folha de lótus, e folhas botânicas em geral, o contato mínimo com a água e a elevada mobilidade da água resultam na aderência preferencial da água aos contaminantes em partículas, os quais são eliminados das folhas à medida que a água escapa. Isto serve para reduzir a quantidade de absorção de luz pelos con- taminantes na superfície e aumentar a eficiência fotossintética. No caso da pétala de rosa e pétalas botânicas em geral, a maioria dos poli- nizadores é atraída por fontes de água de alta tensão que permitem acessibilidade sem afogar o inseto. Assim, o ângulo de contato elevado juntamente com a elevada histerese de ângulo de contato é preferível onde o estímulo evolutivo é a reprodução em plantas e um elevado ângulo de contato juntamente com uma baixa histerese de ângulo de contato é preferido onde o estímulo evolutivo é o metabolismo e crescimento.

[009] Considerando por um momento uma escala de textura úni ca, quando a água é colocada sobre uma superfície texturizada, ela pode assentar sobre os picos da textura ou entrar nos vales. O primeiro é denominado o estado de Cassie e o último o estado de Wenzel. Quando o estado de Wenzel é dominante, tanto o ângulo de contato quanto a histerese de ângulo de contato aumentam à medida que a aspereza da superfície aumenta. Quando um fator de rugosidade excede um nível crítico, no entanto, o ângulo de contato continua aumentando, enquanto que a histerese começa a diminuir. Neste ponto, o comportamento de umedecimento dominante muda em virtude de um aumento na quantidade de componente hidrofóbico (neste caso, ar) na interface entre a superfície e a gotícula de água.

[0010] Quando múltiplas escalas de textura são empregadas, al gumas podem ser de Wenzel e outras de Cassie. Dos dois estados, o estado de Wenzel tem o menor ângulo de contato, maior histerese de ângulo de contato e menor mobilidade. Nos estados mistos de Wenzel-Cassie, é possível ter um elevado ângulo de contato e elevada his- terese de ângulo de contato. No entanto, a hidrofobicidade de um sólido texturizado em relação aos componentes hidrofóbicos e hidrofílicos que interagem é muito importante.

[0011] A água possui uma estrutura dipolar que a torna atraente para qualquer outra substância que é carregada. Moléculas com um excesso de carga localizado em um local específico na molécula torna esta molécula hidrofílica. No caso de polímeros, as cargas podem se associar e densificar a substância e possuir uma carga macroscópica. E, em tais agregações macroscópicas, tais materiais são fortemente atraentes para a água. E, quando estes locais de carga macroscópica estão associados à textura da superfície, então, uma substância se torna super-hidrofílica.

[0012] O termo super-hidrofílica tem vários significados na literatu ra e, em muitos casos, simplesmente se refere ao processamento de uma substância mais hidrofílica ou uma diminuição no ângulo de con- tato em relação a uma superfície plana da mesma substância. Aqui, entende-se a acentuação da carga de superfície e da energia de superfície de modo tal que a água sempre é ligada à superfície do substrato, mesmo que qualquer molécula de água particular possa ter um tempo de residência curto sobre a superfície do polímero. Isto tem uma vantagem comercial pelo fato de que a superfície aderente dos têxteis atuais é protegida contra detritos contaminantes e também é autolavável em virtude da fixação estocástica/desprendimento de moléculas de água da superfície.

[0013] No mundo botânico, a maioria das superfícies texturizadas ocorre sobre substratos que são hidrofóbicos. No entanto, quando um fluido hidrofóbico substitui a água, um estado de Cassie pode ser facilmente convertido em um estado de Wenzel. Este nem sempre é o caso e depende da pressão de vapor e da viscosidade do material hi- drofóbico e da rapidez com a qual o ar retido na textura da superfície pode ser dissipado.

[0014] Várias tentativas foram feitas para obter revestimentos e superfícies hidrofóbicos, como segue: a Patente dos Estados Unidos N° 6.994.045 descreve um revestimento super-hidrofóbico que atua como substrato para um lubrificante gasoso de viscosidade muito baixa, possui uma estrutura estrutural hierárquica fractal na qual as formas do primeiro nível hierárquico estão localizadas no substrato do revestimento e as formas de cada nível hierárquico sucessivo estão localizadas sobre a superfície do nível hierárquico anterior e as formas de níveis hierárquicos superiores individuais reiteram as formas dos níveis hierárquicos inferiores. A Patente dos Estados Unidos N° 7.419.615 descreve um método de formação de um material super- hidrofóbico ao misturar um material hidrofóbico com partículas solúveis para formar uma mistura. A Patente dos Estados Unidos N° 7.887.736 descreve uma superfície super-hidrofóbica repetidamente impressa usando um modelo, de modo que a produção em massa de um polímero super-hidrofóbico em uma grande área possa ser implementada de forma econômica. A Publicação dos Estados Unidos No 20030147932 descreve uma superfície de efeito lótus ou autolimpeza que tem propriedades anti-incrustação. A Publicação dos Estados Unidos No 20060029808 descreve um revestimento que pode permanecer super-hidrofóbico após ser imerso em água durante uma semana. A Publicação dos Estados Unidos No 20080015298 descreve uma composição de revestimento super-hidrofóbica. A Publicação dos Estados Unidos No 20080241512 descreve um método para depositar camadas de materiais para conferir propriedades de superfície super-hidrofóbica ou propriedades de superfície super-hidrofílica ou combinações de tais propriedades em vários locais em uma dada superfície. A Publicação dos Estados Unidos No 20090011222 descreve um método de aplicação de materiais de efeito lótus como um revestimento protetor super- hidrofóbico para várias aplicações do sistema, bem como o método para fabricar/preparar revestimentos de efeito de lótus. A Publicação dos Estados Unidos No 20090076430 descreve uma bandagem que inclui um material, o qual pode ser respirável, que tem uma primeira superfície e uma pluralidade de partículas super-hidrofóbicas ligadas à primeira superfície. O material pode ter uma segunda superfície oposta à primeira superfície que é hidrofílica. A Publicação dos Estados Unidos No 20090227164 descreve que um revestimento super-hidrofóbico de um material não tecido é revestido com uma estrutura de malha esponjosa nas faixas textural e nano. A Publicação dos Estados Unidos No 20100112286 descreve o controle e comutação dos estados de go- tículas líquidas sobre superfícies super-hidrofóbicas artificialmente estruturadas. A Publicação dos Estados Unidos No 20100021692 descreve um método de fabricação de uma superfície super-hidrofóbica mul- tiescala (hierárquica). O método inclui a texturização de uma superfície polimérica em três escalas de tamanho, de uma maneira fractal ou pseudofractal, a menor escala sendo em nanoescala e a mais elevada em microescala. A Publicação dos Estados Unidos No 20100028604 descreve uma estrutura super-hidrofóbica que compreende um substrato e uma estrutura de superfície hierárquica localizada sobre pelo menos uma superfície do substrato, em que a estrutura de superfície hierárquica compreende uma microestrutura que compreende uma pluralidade de microasperezas posicionadas em um padrão geométrico espaçado sobre pelo menos uma superfície do substrato. A Publicação dos Estados Unidos No 20110077172 descreve um método de deposição localizada de um material e inclui um substrato super- hidrofóbico que compreende uma estrutura de superfície com elevações.

[0015] Em vista do exposto acima, há uma necessidade de mate riais têxteis aderentes compostos por texturas que criam os estados de Cassie e Wenzel quando expostos a uma superfície que tem uma mistura hidrofóbica/hidrofílica. Tais materiais têxteis são particularmente úteis para peças de vestuário, particularmente aquelas usadas em ambientes médicos, tais como luvas cirúrgicas.

BREVE SUMÁRIO

[0016] A presente invenção se refere a artigos têxteis ou vestimen tas, tais como peças de vestuário que entram em contato com gelo ou misturas de óleo e água, incluindo vestimentas médicos, particularmente luvas cirúrgicas ou de proteção. Tecidos internos são, por exemplo, aqueles os quais são expostos à pele úmida e solução de sabão, tal como uma superfície antiderrapante que forra uma banheira ou uma superfície do piso do banheiro em contato com a pele molhada. Tecidos ou superfícies externas são, por exemplo, luvas industriais que entram em contato com misturas de óleo-água, calçados em contato com gelo ou água misturada com um lubrificante, tal como óleo de motor. Os presentes têxteis adesivos são superfícies antideslizantes e podem ser caracterizados como tendo uma área de superfície elevada comparado com uma superfície lisa das mesmas dimensões.

[0017] Uma escala de interação é definida pela textura de superfí cie do presente têxtil adesivo e é tipicamente hierárquica e caracterizada por pelo menos duas escalas espaciais, uma na ordem de mi- crômetros (mícrons) e outra na ordem de 100s de mícrons. A textura da superfície pode induzir a um estado com uma grande diferença entre os ângulos de contato de avanço e recuo (histerese de ângulo de contato) ou, alternativamente, outro estado com uma pequena histere- se de ângulo de contato. Os estados de interesse são conhecidos, respectivamente, como Wenzel e Cassie. Cada uma das escalas espaciais hierárquicas pode induzir separadamente a um estado de Wenzel ou Cassie, de modo que combinações são possíveis em uma multiplicidade de escalas espaciais.

[0018] Estes estados são fenômenos entre componentes hidrofó- bicos e hidrofílicos de uma mistura que reside em uma interface de superfície texturizada. No estado de Cassie, o têxtil aderente é resistente à adesão de detritos hidrofóbicos, por exemplo, óleo em uma mistura de óleo de água. No estado de Wenzel, o implante é reversi- velmente aderente a uma superfície hidrofílica, por exemplo, uma superfície úmida ou com gelo. Nos estados híbridos de Cassie-Wenzel, onde uma escala de textura é Wenzel e a outra é Cassie, o têxtil aderente pode estar localizado tanto sobre uma superfície úmida como resistente a contaminantes hidrofóbicos, tal como o óleo. A interação de uma superfície sólida texturizada com a água em um ambiente gasoso é descrita pelo modelo de Cassie-Baxter. Neste modelo, o ar fica preso nas microrranhuras de uma superfície texturizada e as gotículas de água repousam sobre uma superfície composta que compreende ar e as partes superiores de microprotuberâncias.

[0019] A importância de uma dimensão fractal entre múltiplas es calas de textura é bem reconhecida e muitas abordagens têm sido baseado na contribuição fractal, isto é, a relação dimensional entre diferentes escalas de textura. No entanto, independentemente do material (orgânico ou inorgânico) usado e da estrutura geométrica da textura da superfície (partículas, matrizes ou poros), múltiplas escalas de textura em combinação com baixa energia de superfície foi necessária para obter as assim denominadas superfícies super-hidrofóbicas.

[0020] A super-hidrofobicidade é relatada de forma variada como um material que exibe um ângulo de contato com a água que é maior do que os ângulos de contato alcançáveis com materiais lisos, mas fortemente hidrofóbicos. O consenso para o ângulo de contato mínimo para uma substância super-hidrofóbica é de 150 graus de modo que, neste contexto, a maior parte das modalidades da presente invenção não são estritamente super-hidrofóbicas, embora esta opção não esteja excluída. A razão para isto é que um estado de Wenzel-Cassie reside em sua hidrofobicidade entre superfícies não texturizadas e superfícies que geram uma interface de Cassie-Baxter. Ao otimizar a aderência dos têxteis da presente invenção, a super-hidrofobicidade é apenas um aspecto de uma série interessante de mecanismos controlados de textura e, neste contexto, o ângulo de contato é menos importante do que a histerese de ângulo de contato.

[0021] A área de superfície elevada é conseguida pela sobreposi ção de várias estruturas uma por cima da outra em superposição. Quando estas múltiplas estruturas são de dimensão suficientemente diferentes, a superposição destas estruturas é dita como estrutura ou padrão hierárquico. Um subconjunto de superfícies úteis na presente invenção é caracterizado como super-hidrofóbico. Uma superfície su- per-hidrofóbica é qualquer superfície com a qual uma gota de água faz um ângulo de contato maior do que 120 graus. Uma mistura de conta- to hidrofóbica/hidrofílica é uma mistura de líquido/sólido ou uma mistura de líquido/gás na qual o primeiro componente sólido, líquido ou gasoso é mais hidrofílico do que o segundo componente sólido, líquido ou gasoso.

[0022] Os presentes inventores descobriram, surpreendentemente, que uma superfície com microestruturas da presente invenção interage de forma adesiva com uma superfície composta de uma mistura de contato hidrofóbico/hidrofílico. Estas superfícies criam um contato anti- derrapante com uma grande variedade de superfícies escorregadias, viscosas ou deslizantes.

[0023] Em particular, a presente invenção se refere a têxteis que têm pelo menos parte de sua superfície revestida com um revestimento fino, bem aderente, poroso ou não poroso com propriedades super- hidrofóbicas. Os valores do ângulo de contato da água estática, medidos sobre uma superfície lisa e plana, são maiores do que cerca de 120°, de preferência maiores do que 130°, mais preferivelmente maiores do que 150°.

[0024] Por exemplo, os têxteis a serem tratados com este método têm sua hidrofobicidade acentuadamente aprimorada. Eles podem, por exemplo, conferir melhorias na repelência de água, prevenção de aderência de terra/sujeira, acúmulo reduzido sobre a superfície ou não prejudicial para a permeabilidade ao vapor de água/ar. Adicionalmente, as presentes superfícies diferem de muitas superfícies super- hidrofóbicas pelo fato de estabelecerem uma interface de Wenzel- Cassie que compreende a mistura de contato hidrofóbico/hidrofílico. Enquanto que o componente hidrofóbico da mistura de contato é atraído para a superfície, o componente hidrofílico da mistura de contato é repelido. O resultado é que, sob tensão de cisalhamento, as duas superfícies em contato resistem ao movimento relativo em virtude da di-ferença nos ângulos de contato das bordas anterior e posterior. Esta diferença nos ângulos de contato inicial e final representa a diferença de energia que deve ser superada antes que ocorra o deslizamento.

[0025] Os substratos têxteis de interesse para a presente invenção podem incluir uma grande variedade de materiais na forma de teias, fitas, filmes, pele de animal, tal como couro ou pele, tecidos e camadas não urdidos; eles podem ser porosos ou não porosos, rígidos ou flexíveis, feito de polímeros, fibras naturais ou sintéticas, couro, materiais biodegradáveis ou qualquer material convencional usado na produção de produtos têxteis ou produtos que compreendem tecidos para uso externo. Em uma modalidade, luvas médicas ou cirúrgicas compreendem, vantajosamente, as texturas de superfície microestrutura- das descritas aqui.

[0026] Quando resinas sintéticas orgânicas são escolhidas, tais materiais de substrato podem ser fabricados a partir de polietileno, po- liacrílicos, polipropileno, cloreto de polivinila, poliamidas, poliestireno, poliuretanos, polifluorocarbonetos, poliésteres, borracha de silicone, borrachas de hidrocarbonetos, policarbonatos e outros polímeros sintéticos. Um substrato polimérico particularmente preferido é o polietile- no ou polipropileno conforme usado, por exemplo, na fabricação de substratos têxteis não tecidos. A estes têxteis é aderida uma fina camada de polímero fundido em solvente, polimerizado ou moldado em fusão capaz de ser impresso com os padrões hierárquicos da presente invenção.

[0027] Alternativamente, um processo de revestimento de filme fino mais convencional, seguido por cura de superfície sob alta energia, pode ser usado. Neste método, há um processo de revestimento a vácuo em alta velocidade para a produção de revestimentos repelentes de água duráveis e finos sobre um substrato têxtil que pode ser impresso com o padrão hierárquico durante moldagem.

[0028] Um processo de transferência de padrões pode incluir um suporte móvel, tal como um tambor giratório, em uma câmara de vácuo. A superfície do suporte é mantida em uma temperatura suficiente para permitir a condensação de um material vaporizado depositado na câmara. O material é um monômero curável que tem um peso molecular relativamente baixo. O vapor monomérico é criado usando um vaporizador instantâneo. A quantidade desejada de monômero curável é medida para um sistema de vaporizador instantâneo aquecido onde o material é vaporizado. Ele é, então, transportado, por exemplo, por sua pressão inerente, para o substrato têxtil, repousando sobre o tambor rotativo e condensado sobre a superfície do substrato têxtil. Ao mesmo tempo, o tambor é impresso sobre um tambor adjacente que possui o padrão hierárquico. De acordo com o método, o substrato têxtil é, então, transportado para um meio de cura, tal como uma fonte de energia que emite um feixe de elétrons, radiação de luz UV ou exposição a um campo eletromagnético. Alternativamente, o monômero curável também pode ser transferido para radicais ao passar através de um plasma. A cura do monômero pelos meios de cura antes, durante ou após o padrão hierárquico ser transferido fornece, então, um revestimento sobre a superfície do substrato têxtil que tem um ângulo de contato com a água estática maior do que 120°. O padrão hierárquico forma uma interface de Wenzel-Cassie entre o padrão hierárquico e uma mistura de contato hidrofóbica/hidrofílica.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0029] A Figura 1 representa uma modalidade de uma superfície microestruturada útil para um têxtil adesivo.

[0030] A Figura 2 é uma imagem de uma modalidade da superfí cie útil para têxteis adesivos.

[0031] A Figura 3 é uma imagem de uma modalidade da superfí cie microestruturada que tem um padrão inverso.

[0032] As Figuras 4A-4D descrevem uma seleção de substratos 410 que têm vários padrões de forma de onda sinusoidal que conferem características de textura de superfície curva alternativa através do substrato 410.

[0033] A Figura 5 representa uma vista lateral de uma modalidade da superfície microestruturada sobre um substrato de acordo com a presente descrição que tem um segundo conjunto de características localizadas sobre a superfície do substrato.

[0034] A Figura 6 representa uma vista lateral de outra modalida de da superfície microestruturada sobre um substrato de filme fino de acordo com a presente descrição.

[0035] A Figura 7 representa uma vista em perspectiva de uma superfície microestruturada que tem um quarto conjunto de microformas.

[0036] A Figura 8 representa uma vista esquemática da parte su perior de uma superfície microestruturada que tem um quarto conjunto de microformas.

[0037] A Figura 9 representa uma peça de vestuário, em particular uma luva, com uma superfície hidrofóbica/hidrofílica microtexturizada da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0038] Com o objetivo de promover uma compreensão dos princí pios da invenção, referência será agora feita às modalidades ilustradas nos desenhos e será usada uma linguagem específica para descrever as mesmas. No entanto, deve ser entendido que nenhuma limitação do âmbito da invenção é, deste modo, pretendida. Tais alterações e modificações adicionais no dispositivo ilustrado, e tais aplicações adicionais dos princípios da invenção, conforme ilustrado, são consideradas como normalmente ocorreria para aqueles versados na técnica à qual a invenção se refere. Pelo menos uma modalidade da presente invenção será descrita e mostrada, e esta aplicação pode mostrar e/ou descrever outras modalidades da presente invenção. Deve ser entendido que qualquer referência à "invenção" é uma referência a uma modalidade de uma família de invenções, sem que nenhuma modalidade individual inclua um dispositivo, processo ou composição que deve ser incluída em todas as modalidades, a menos que indicado de outro modo.

[0039] A presente invenção se refere a têxteis com superfícies compostas de texturas que criam inicialmente estados de Cassie e Wenzel quando expostas a um ambiente aquoso que compreende um componente hidrofóbico. O componente hidrofóbico pode ser um líquido, tal como um óleo, ou um gás, tal como ar ambiente. Estes estados evoluem como um resultado de uma interface composta por uma mistura hidrofóbica/hidrofílica. Descobrimos que a mistura de hidrofóbica líquida/hidrofílica líquida cria uma interface análoga ao típico estado de Wenzel-Cassie que se desenvolve em uma mistura água/ar. No estado de Wenzel-Cassie modificado, a fase aprisionada, análoga à fase gasosa clássica, é a fase líquida hidrofóbica.

[0040] Em referência agora à Figura 1, geralmente, uma superfí cie para um têxtil adesivo 100 da presente invenção possui uma superfície hierárquica 106 composta por uma estrutura de grande escala com uma pluralidade de protuberâncias e depressões posicionadas em um padrão geométrico sobre pelo menos uma superfície de um substrato 108 e uma estrutura de média escala 110 posicionada sobre pelo menos uma superfície da estrutura de nível de grande escala 108 é composta por protuberâncias 112. A estrutura de pequena escala 114 é similarmente composta por protuberâncias 116 e depressões 118 posicionadas sobre a estrutura de média escala 110. As protuberâncias de grande escala 108 devem ser suficientemente altas para que um componente hidrofóbico de uma mistura de contato hidrofóbi- ca/hidrofílica não toque as depressões em grande escala entre as pro- tuberâncias 108 adjacentes. Na modalidade da Figura 1, as protuberâncias de grande escala 108 podem compreender uma altura H entre cerca de 25 e cerca de 1000 mícrons e um diâmetro D entre cerca de 25 e cerca de 2000 mícrons, em que a fração da área de superfície do substrato 108 coberta pelas protuberâncias 104 pode variar entre cerca de 0,1 a cerca de 1,0. As protuberâncias de média escala 110 podem compreender uma altura 120 entre 5 a cerca de 25 mícrons e um diâmetro 122 entre 5 e cerca de 50 mícrons, em que a fração da área de superfície do substrato 108 coberta pelas protuberâncias 110 pode variar entre 0,1 a cerca de 0,9. A estrutura de pequena escala 112 pode estar localizada principalmente sobre a estrutura de média escala 110.

[0041] A configuração de estruturas hierárquicas pode ser geomé trica e descritível geralmente com uma equação matemática. Alternati-vamente, as estruturas hierárquicas podem ser posicionadas aleatoriamente, possivelmente com espaçamento variável, o que é mais típico das estruturas naturais. A configuração da estrutura hierárquica pode, em geral, ser descrita por uma dimensão fractal. Uma dimensão fractal é uma quantidade estatística que fornece uma indicação de quão completamente uma coleção de estruturas parece preencher o espaço, no presente caso um plano, como se examinasse tal estrutura em uma multiplicidade de escalas espaciais. A especificação de uma dimensão fractal, a qual é de natureza estatística, não indica necessari-amente que a estrutura hierárquica é bem definida por uma equação matemática. Em geral, uma configuração aleatória de estruturas dentro de uma escala específica possui uma dimensão fractal mais elevada do que aquela na qual a estrutura é matematicamente descrita em todos os pontos em uma superfície. Assim, uma estrutura aleatória pode possuir uma vantagem pelo fato de que uma superfície adesiva da presente invenção tem maior utilidade quando interage com uma su- perfície natural. Uma dimensão fractal mais elevada dentro de uma escala espacial específica pode ser obtida ao aplicar, a um substrato, configurações de múltiplas alturas. As protuberâncias e depressões podem ser escalonadas localmente em relação ao campo local. Consequentemente, a altura pode variar dentro de uma estrutura de escala. Na obtenção prática de estruturas de maior dimensão fractal, a variação da altura pode ser descrita por uma equação matemática, por exemplo, uma variação sinusoidal da altura, a qual teria utilidade em imitar superfícies naturais.

[0042] Em geral, as estruturas podem ser descritas como pontia gudas ou arredondadas e esta característica não é, tipicamente, capturada por uma dimensão fractal. Outro aspecto estrutural não abordado pelos parâmetros descritivos acima é o grau de comunicação entre as estruturas. Por comunicação entenda-se que uma estrutura, tal como uma protuberância ou uma depressão, tem uma extensão espacial maior do que a altura. Por exemplo, um vale ao redor de uma protuberância pode ser conectado a outro vale em torno de outra protuberância, portanto, diz-se que as depressões estão se comunicando, enquanto que as protuberâncias não estão. A comunicação pode variar a partir de 1 a cerca de 1000, mais particularmente, a comunicação pode se estender por toda a superfície do substrato.

[0043] Estas estruturas são construídas com a finalidade de criar estados de Wenzel e Cassie, em uma multiplicidade de escalas, quando o tecido adesivo da presente invenção entra em contato com uma mistura de contato hidrofóbica/hidrofílica. É conhecido na técnica que a transição para o estado de Wenzel pode ser desencorajada pelo uso de características pontiagudas no plano da superfície. No entanto, a ocorrência de estruturas pontiagudas em estruturas naturais, taus como pétalas de rosa, é menos comum. Estruturas naturais tendem a possuir características de superfície arredondada, especialmente can tos arredondados ou em faixas. Na natureza, a resistência à conversão a um estado de Wenzel parece envolver a criação de estruturas arredondadas involutas, em vez de arestas vivas. Por involuta entenda-se concavidade orientada em uma linha não ortogonal à superfície do substrato. Tais estruturas são difíceis de criar através de um método de gravação ou moldagem, mas podem ser prontamente criadas através de um método de gravação que implica a dobragem de uma estrutura. Da mesma forma, o estado de Wenzel pode ser desencorajado pelo uso de comunicações curvadas entre as estruturas, em oposição à comunicação em linha reta. Na maioria dos casos, a maior hi- drofobicidade equivale à menor propensão para uma transição de Wenzel.

[0044] A hidrofobicidade de uma superfície é reforçada pela colo cação de cantos externos em torno das depressões. Em algumas mo-dalidades, isto é conseguido pela criação de pares adicionais de paredes de depressão adjacentes que se projetam e são unidas no interior da depressão. Em algumas modalidades, isto é conseguido ao conceber uma matriz ordenada de depressões de uma primeira hierarquia (exemplos: formatos triangulares, retangulares, pentagonais ou hexa- gonais, regulares ou irregulares; e outros formatos poligonais geralmente definidos por segmentos de linhas retas). Uma segunda característica de tamanho menor e ordem hierárquica diferente é, então, sobreposta sobre a parede da depressão do primeiro padrão. O método empregado na criação de tal estrutura pode envolver primeiro gravar em relevo uma estrutura de grande escala e, depois, gravar em relevo uma estrutura adicional de menor escala, de preferência uma estrutura de menor escala gravada sobre estruturas de maior escala.

[0045] Os métodos de fabricação de têxteis adesivos não tecidos da presente invenção incluem litografia, moldagem, extrusão/gravação em relevo e qualquer um de vários métodos para transferir uma textura para uma superfície. Um método preferido é a gravação, onde uma substância polimérica é aquecida até um estado fundido e passada através de rolos duplos, pelo menos um dos quais contém uma imagem negativa da estrutura em relevo desejada. Uma textura de pequena escala é gravada sobre uma folha plana. Esta folha plana gravada é aquecida para um estado maleável, mas não fluido, e passada através de rolos duplos que possuem uma textura de média escala que imprime uma imagem inversa. Este processo pode ser repetido várias vezes. A textura de média escala é grande em relação à textura de pequena escala, assim, a impressão da textura de média escala dobra a textura de pequena escala, tornando possível estruturas invo- lutas as quais, normalmente, não seriam possíveis com um método de litografia ou fundição. Os métodos para formar tais superfícies micro- estruturadas hierárquicas úteis na presente descrição são descritos no Pedido dos Estados Unidos No 14/802.632, o qual é aqui incorporado por referência na íntegra.

[0046] Os têxteis adesivos da presente invenção têm três ou mais níveis de texturas montados de forma a se obter uma área de superfície elevada, ao mesmo tempo em que mantém um espaçamento mínimo entre as texturas para permitir fluxo e penetração de líquido para promover, no primeiro caso, a lavagem da superfície e, no segundo caso, a adesão de superfície; e, ao mesmo tempo em que mantém uma resistência estrutural mínima obtida ao manter a relação entre eixos de altura para largura de todas as características abaixo de um nível crítico no qual a resistência do material é excedida.

[0047] Com referência à Figura 2, é mostrada uma primeira moda lidade de um arranjo de textura sobre uma superfície têxtil de acordo com a presente invenção que compreende um substrato, designado geralmente como 210. Na modalidade ilustrada, o substrato 210 tem uma forma de onda sinusoidal que compreende uma série de picos e vales arredondados que produzem uma superfície continuamente curvada através de pelo menos uma porção do substrato 210. A forma de onda sinusoidal do substrato 10 define um primeiro conjunto de características de grande escala, designadas geralmente como 212. Na Figura 2, o substrato 210 é construído e posicionado para se concentrar em uma série de saliências que formam picos 215 projetados para cima a partir da superfície com vales 217 associados localizados entre picos 215.

[0048] Em uma segunda modalidade mostrada na Figura 3, a dis posição inversa é mostrada, na qual o substrato 310 é construído e localizado para focar sobre uma série de cavidades arredondadas que formam vales 317 que se estendem para dentro no substrato 10 como a característica dominante, com os picos 315 associados posicionados entre os vales 317. Em ambas as modalidades, a superfície do substrato 310 é continuamente curvada sobre toda a área do padrão de forma de onda sinusoidal.

[0049] De acordo com a presente invenção, o termo forma de on da sinusoidal, conforme usado aqui, se refere a uma superfície com uma oscilação repetitiva de curvatura não fluída, arredondada, descrita por fórmulas matemáticas que incorporam funções trigonométricas de seno, cosseno, tangente ou exponencial e funções de série de potências. Estas fórmulas matemáticas são usadas em projetos auxiliados por computador e software de manufatura assistida por computador para criar superfícies de textura usando prototipagem rápida, fresa- gem, usinagem por descarga elétrica ou técnicas similares para criar uma superfície metálica ou polimérica com as características de textura da forma de onda sinusoidal. A vantagem de usar fórmulas matemáticas é que grandes números de características arredondadas e não planas podem ser criados rapidamente em projetos assistidos por computador e software de manufatura assistida por computador. Ca- racterísticas de textura deste tipo não podem ser criadas usando técnicas litográficas.

[0050] Em referência agora às Figuras 4A-4D, uma seleção de substratos 410 é mostrada tendo vários padrões de forma de onda sinusoidal que conferem características de textura de superfície curvadas alternativas através do substrato 410. Estas modalidades são apenas para fins ilustrativos como modalidades exemplificativas do substrato 410 e não são limitativas da presente invenção e o termo forma de onda sinusoidal conforme usado aqui.

[0051] De acordo com a presente invenção, o primeiro conjunto de características de textura 412 inclui dimensões selecionadas a partir de um tamanho dentro de uma faixa de cerca de 100 mícrons a cerca de 1000 mícrons. Mais especificamente conforme será detalhado abaixo, em uma modalidade preferida, a forma de onda sinusoidal é posicionada de modo que o primeiro conjunto de características de textura 12 tenha cavidades sinusoidais arredondadas de 750 mícrons, uma altura de 750 mícrons e uma profundidade de cerca de 240 a 500 mícrons. Esta configuração do substrato se destina a promover um estado adesivo de Wenzel-Cassie com uma mistura de contato hidro- fóbica/hidrofílica.

[0052] Com referência às Figuras 5-8, um segundo conjunto de características de textura 514 está posicionado sobre a superfície do substrato 510. Em uma modalidade, o segundo conjunto de características de textura 514 é moldado sobre o primeiro conjunto de características de textura 512 do substrato 510. Conforme detalhado aqui abaixo, em uma modalidade preferida, o substrato 510 é um material polimérico moldado por compressão no qual os primeiro e segundo conjuntos de características de textura 512, 514 são formados sobre o substrato 510 durante uma única etapa de moldagem. Os primeiro e segundo conjuntos de características de textura 512, 514 cooperam para aumentar a área de superfície e afetar pelo menos um da aderência, fricção, hidrofilicidade e hidrofobicidade do substrato 510.

[0053] De preferência, o material polimérico moldado por com pressão que forma o substrato 510 é um polímero ambientalmente durável. Em uma modalidade, o substrato 510 compreende copolímero de polietileno/náilon. Nas modalidades ilustradas, o segundo conjunto de características de textura 514 é selecionado a partir do grupo que consiste em projeções microestruturadas e cavidades microestrutura- das, e combinações das mesmas. Na modalidade ilustrada na Figura 3, o segundo conjunto de características de textura 314 compreende cavidades microestruturadas que se estendem para baixo no substrato 310.

[0054] Além disso, nas Figuras 5-8, um segundo conjunto de ca racterísticas de textura 514, 614, 714 e 814 compreendem projeções microestruturadas que se estendem para cima a partir do substrato 510, 610, 710 e 810, respectivamente. De preferência, nas modalidades ilustradas das Figuras 5-8, as projeções microestruturadas do dito segundo conjunto de características de textura 514, 614, 714, 814 compreendem pilares geralmente cilíndricos.

[0055] De preferência, na modalidade ilustrada na Figura 3, as cavidades microestruturadas do segundo conjunto de características de textura 314 compreendem recessos geralmente cilíndricos. Com referência à Figura 5, em uma modalidade na qual o substrato 510 é um substrato de filme fino e tem superfícies superior e inferior operacionais opostas, o primeiro conjunto de características de textura 512 localizado sobre uma superfície superior 521 do substrato 510 forma um formato complementar sobre uma superfície inferior 523 do substrato 510, de modo que um pico arredondado sobre a superfície superior 521 forma um vale arredondado sobre a superfície inferior 523 e o vale arredondado sobre a superfície superior 521 forma um pico arre- dondado sobre a superfície inferior 523.

[0056] Com referência novamente à Figura 5, em uma modalidade na qual o substrato 510 é um substrato de filme fino e tem superfícies superior e inferior operacionais opostas, o segundo conjunto de características de textura 514 inclui uma série de projeções microestrutura- das sobre uma da superfície superior 521 e superfície inferior 523 do substrato 510, a qual define uma série de cavidades microestruturadas complementares sobre a outra da dita superfície superior e da dita superfície inferior 521, 523. Do mesmo modo, em uma modalidade na qual o segundo conjunto de características de textura 514 compreende cavidades microestruturadas que se projetam para baixo através do substrato 510 a partir de uma superfície superior 521, formam projeções microestruturadas complementares sobre a parte inferior oposta.

[0057] Com referência às Figuras 2 e 5, nas modalidades ilustra das, o segundo conjunto de características de textura 214, 514 inclui pelo menos uma porção de características de textura que se estendem ao longo de um eixo normal à curva da forma de onda sinusoidal do substrato 210 e 510, respectivamente, em um dado ponto para a mi- croestrutura individual. Deste modo, o segundo conjunto de características de textura 214, 514 segue a curvatura do primeiro conjunto de características de textura 212, 512.

[0058] De acordo com a presente invenção, o segundo conjunto de características de textura 514 inclui dimensões selecionadas a partir de um tamanho dentro de uma faixa de cerca de 10 mícrons a cerca de 100 mícrons. Além disso, o segundo conjunto de características de textura 514 tem, de preferência, uma relação entre eixos entre a altura e largura de menos de 5 e um espaçamento mínimo de 1 mícron entre cada característica de textura do dito segundo conjunto de características de textura para manter a resistência estrutural, ao mesmo tempo em que permite o fluxo e penetração de líquido entre as microestrutu- ras individuais que constituem o segundo conjunto de características de textura 214.

[0059] Em referência novamente às Figuras 5-8, um terceiro con junto de características de textura 520, 620, 720, 820 também pode estar localizado sobre o substrato 510, 610, 710, 810, respectivamente. De preferência, o terceiro conjunto de características de textura 520, 620, 720, 820 é selecionado a partir do grupo que consiste em projeções microestruturadas e cavidades microestruturadas, e combinações das mesmas. Em uma modalidade, as projeções microestrutu- radas do terceiro conjunto de características de textura compreendem pilares geralmente cilíndricos.

[0060] Com referência novamente à Figura 3, em uma modalida de, as cavidades microestruturadas do terceiro conjunto de características de textura 320 compreendem recessos geralmente cilíndricos. De preferência, o terceiro conjunto de características de textura 320 é moldado por compressão simultaneamente com os primeiro e segundo conjuntos de características de textura 312, 314. Em uma outra modalidade preferida, o terceiro conjunto de características de textura 320 tem uma relação entre eixos de altura para largura de menos do que 5 e espaçamento mínimo de 1 mícron entre cada característica de textura do terceiro conjunto de características de textura 320 para manter a resistência estrutural, ao mesmo tempo em que permite o fluxo de líquido e a penetração entre o dito terceiro conjunto de características de textura. A relação entre eixos é menor quando os dispositivos são feitos de materiais de baixa resistência e maior quando feitos de materiais mais fortes. O espaçamento entre as características é menor para líquidos menos viscosos e maior para mais viscosos.

[0061] Em referência às Figuras 2 e 5, nas modalidades ilustra das, o terceiro conjunto de características de textura 220 e 520 inclui pelo menos uma porção de características de textura que se estendem ao longo de um eixo normal à curva da forma de onda sinusoidal do substrato 210 e 510, respectivamente. Para fins da presente invenção, onde os segundo e terceiro conjuntos de características de textura 214, 514, 220, 520 se estendem ao longo de um eixo normal à curva da forma de onda sinusoidal, a linha normal para uma curva é a linha perpendicular à tangente da curva em um determinado ponto. Nas modalidades ilustradas, o segundo conjunto de características de textura 214, 514 é menor do que o primeiro conjunto de características de textura 212, 512 e terceiro conjunto de características de textura 220, 520 é menor do que o segundo conjunto de características de textura 214, 514.

[0062] De acordo com a presente invenção, o terceiro conjunto de características de textura 220 inclui dimensões selecionadas a partir de um tamanho dentro de uma faixa de cerca de 1 mícron a cerca de 10. Em referência às Figuras 5-8, em uma modalidade, o terceiro conjunto de características de textura está localizado sobre uma superfície terminal 522, 622, 722, 822 do segundo conjunto de características de textura 514, 614, 714 814.

[0063] Em uma outra modalidade vantajosa, o terceiro conjunto de características de textura 520, 620, 720, 820 está localizado sobre o primeiro conjunto de características de textura 512, 612, 712, 812 entre o segundo conjunto de características de textura 514, 614, 714, 814. Em uma outra modalidade vantajosa, o terceiro conjunto de características de textura 520, 620, 720, 820 está localizado sobre uma superfície terminal 522, 622, 722, 822 do segundo conjunto de características de textura 514, 614, 712, 814, bem como sobre o primeiro conjunto de características de textura 512, 612, 712, 812 entre o segundo conjunto de características de textura.

[0064] Com referência à Figura 7, um quarto conjunto de caracte rísticas de textura 724 pode estar localizado sobre superfícies laterais do segundo conjunto de características de textura 714. O quarto conjunto de características de textura 724 é selecionado a partir do grupo que consiste em canais 716 e nervuras 718, e combinações dos mesmos. Nas modalidades ilustradas, canais e nervuras 716, 718 correm verticalmente ao longo da altura das superfícies laterais na circunferência externa de cada microestrutura que compreende o dito segundo conjunto de características de textura 714. O quarto conjunto de características de textura 724 inclui, de preferência, dimensões selecionadas a partir de um tamanho dentro de uma faixa de cerca de 1 mícron a cerca de 10 mícrons. De preferência, o quarto conjunto de características de textura 724 é moldado por compressão simultaneamente com os ditos primeiro, segundo e terceiro conjuntos de características de textura sobre o substrato 710.

[0065] De preferência, estrias e/ou nervuras 716, 718 com caracte rísticas e espaçamento maiores do que 1 mícron são adicionados ao exterior dos pilares cilíndricos ou cavidades que definem o segundo conjunto de características de textura 714 para adicionar área de superfície e aumentar a resistência estrutural à flexão e quebra. O espaçamento entre microestruturas individuais do quarto conjunto de características 714 é menor para líquidos menos viscosos e maior para líquidos mais viscosos. O terceiro conjunto de características de textura 720 cobre tanto as partes superiores dos pilares como as pastes inferiores de cavidades e a área entre os pilares ou cavidades definindo o segundo conjunto de características de textura 714 de uma maneira substancialmente uniforme. Em conjunto, os segundo e terceiro con-juntos de características de textura 714, 720 aumentam substancialmente a área da superfície exposta ao líquido que cobre a superfície oposta do substrato 710.

[0066] Dependendo da aplicação desejada, os primeiro, segundo, terceiro e quarto conjuntos de características de textura cooperam pa ra aumentar a área da superfície do substrato 710 para obter pelo menos um de adesão, atrito, hidrofilicidade e hidrofobicidade do substrato 710. Em uma modalidade, o substrato tem uma aderência de superfície com uma força de atrito ao deslizamento maior do que 50 g/cm2 quando aplicado contra uma superfície constituída por uma mistura hidrofóbica/hidrofílica.

[0067] Em uma modalidade preferida, o substrato tem uma adesão à superfície com uma força de atrito ao deslizamento de cerca de 325 g/cm2 quando aplicado contra uma superfície constituída por uma mistura hidrofóbica/hidrofílica. Nos primeiros estudos, os inventores caracterizaram as estruturas de pétalas de rosa e observaram um efeito de 'rolamento' nas microestruturas. Além disso, microestruturas menores foram denotadas como 'cabelos' que pareciam contribuir fortemente para o efeito super-hidrofóbico. De modo a simular melhor este esquema, os inventores criaram desenhos sinusoidais, conforme apresentado aqui, que podiam reproduzir e melhorar os efeitos de microes- trutura arredondados vistos naturalmente, começando com um substrato de forma de onda sinusoidal com características de 300 mícrons de diâmetro e altura de 100 mícrons. As dimensões para o terceiro conjunto de características de textura incluem, em uma modalidade, pilares com 3 micrômetros de diâmetro, 6 micrômetros de altura e 5 micrômetros de espaçamento. O segundo conjunto de características de textura inclui, em uma modalidade, pilares de microestrutura estriada que têm pelo menos 35 micrômetros de diâmetro, 35 micrômetros de altura e 10 micrômetros de espaçamento. Quando sobrepostos juntos, os segundo e terceiro conjuntos de microcaracterísticas são formados ao longo de um eixo normal à superfície das características da forma de onda sinusoidal (vide, por exemplo, Figuras 5 e 6). Estes também são mantidos multidimensionalmente sobre a rodada.

[0068] Para melhorar o efeito super-hidrofóbico encontrado na na- tureza com a pétala de rosa, o segundo conjunto de características de textura, por exemplo, 714 foi adicionado com características 'estriadas' ou 'caneladas' que percorrem a superfície lateral. Estas características caneladas e estriadas que definem o quarto conjunto de características de textura 724 simulam microestruturas de pétalas de rosa, menores, para promover ainda mais a hidrofobicidade. Em conformidade, cada microestrutura dos ditos primeiro, segundo, terceiro e quarto conjuntos de características de textura 712, 714, 720 e 724 têm um respectiva altura, espaçamento/profundidade e diâmetro, e estão localizados de modo que os líquidos penetrem pelo menos através dos primeiro e segundo conjuntos de características de textura em um estado de Wenzel totalmente umedecido quando aplicado contra uma superfície coberta com líquido para promover a adesão entre o substrato 710 e a superfície adjacente.

[0069] De preferência, a forma de onda sinusoidal do primeiro con junto de características de textura 712 inclui picos arredondados que facilitam a distribuição de pressão através do substrato 710 quando pressionado contra uma superfície coberta com líquido. De preferência, os segundo e terceiro conjuntos de características de textura 714, 720 estão uniformemente distribuídos através dos picos arredondados do primeiro conjunto de características de textura 712 para conferir uma maior área de superfície ao primeiro conjunto de características de textura 712. Os picos arredondados definem áreas de pressão aumentadas quando o substrato 710 é aplicado contra uma superfície coberta por líquido, promovendo uma transição de gotículas de líquido de um estado de Cassie-Baxter suspenso para um estado de Wenzel completamente úmido entre pelo menos os ditos primeiro e segundo conjuntos de características de textura. Em uma modalidade preferida, os primeiro, segundo e terceiro conjuntos, por exemplo, 712, 714, 720, de características de textura permitem a penetração de líquido para um estado de Wenzel totalmente umedecido, enquanto que o quarto conjunto de características de textura 724 é construído e localizado para manter as características super-hidrofóbicas. A função dos segundo e terceiro conjuntos de características de textura 714, 720 é criar uma área de superfície grande simultaneamente com espaçamento suficientemente largo para que os líquidos viscosos possam fluir através da estrutura a baixa pressão. A baixa pressão nesta aplicação é definida no contexto do peso associado às gotículas de líquido que é suficiente para criar um estado de Wenzel completamente umedecido para promover a adesão do substrato 710 a uma superfície coberta líquida adjacente. Adequadamente, as superfícies microestruturadas da presente invenção são concebidas para facilitar as transições de um estado de gotículas suspensas de Cassie-Baxter para o estado de Wenzel totalmente umedecido, com uma gotícula de água com tamanho maior do que a 10 litros sobre a textura.

[0070] Uma função da forma de onda sinusoidal do primeiro con junto de características de textura 12 é aumentar ainda mais a área de superfície, ao mesmo tempo em que cria áreas de pressão aumentada nos picos das características. Estas áreas de área de superfície aumentada são umedecidas primeiro, causando uma transição rápida do estado de gotículas suspensas de Cassie-Baxter para o estado de Wenzel totalmente umedecido. Uma segunda função da forma de onda sinusoidal do primeiro conjunto de características de textura, por exemplo, 612, é manter a pressão de pico suficientemente baixa e dispersar a pressão, de modo que haja pouca ou nenhuma penetração através da camada líquida na superfície no material subjacente. Os segundo e terceiro conjuntos de características de textura 614 estão uniformemente dispersos sobre a forma de onda sinusoidal do primeiro conjunto de características de textura 612 e são normais à curva da superfície. Isto é, eles são perpendiculares a uma tangente de superfí- cie em cada ponto da microestrutura na superfície. Isto assegura que uma área de superfície máxima seja criada em uma estrutura que pode ser moldada.

[0071] A Figura 9 representa uma luva, tal como uma luva cirúrgi ca, que tem uma superfície hidrofóbica/hidrofílica da invenção. Uma luva cirúrgica 901 é constituída por um material elástico 903 que compreende ilhas texturizadas 905. A estrutura insular texturada 905 detalhada é apresentada nas Figuras 1-8. As ilhas texturadas 705 são colocadas nas posições 707 essenciais para agarrar e manipular dispositivos cirúrgicos e tecido escorregadio. A geometria das estruturas insulares pode ser selecionada para ser consistente com a ação normal de flexão e pontos típicos de contato. Por exemplo, na área da ponta do dedo, as ilhas são circulares 909. Nas regiões onde os dedos dobram, as ilhas 911 são lineares e posicionadas paralelamente 913 à linha de flexão do dedo 915. Na área da palma onde a articulação está ausente, uma ilha maior 917 que cobre substancialmente toda a superfície da palma pode ser selecionada. As ilhas 5 podem estar sobre os dois lados 919 da luva, de modo que as luvas possam ser usadas de forma ambidestra. As ilhas 5 podem ser levantadas 923 ou substancialmente niveladas com as regiões não texturizadas da luva 921.

[0072] Todas as referências citadas aqui são incorporadas por re ferência na íntegra.

Claims

1. Artigo que compreende uma superfície microestruturada capaz de formar uma adesão a uma superfície que compreende uma mistura hidrofóbica/hidrofílica, caracterizado pelo fato de que a adesão ocorre quando a tensão de cisalhamento excede uma pressão normal e em que a superfície microestruturada compreende um padrão hierárquico e um ângulo de histerese maior do que 5 graus.

2. Artigo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma parte da superfície microestrutura- da tem uma área de superfície pelo menos duas vezes a área de um plano liso do mesmo tamanho.

3. Artigo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a superfície compreende um ângulo de contato hi- drofílico estático maior do que 120° e um ângulo de contato hidrofóbico menor do que 120°.

4. Artigo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a superfície microestruturada compreende pelo menos um de (i) uma área de superfície pelo menos duas vezes a área de um plano liso do mesmo tamanho, (ii) uma superfície hierarquicamente texturizada, (iii) um ângulo de contato hidrofílico estático maior do que 120° e um ângulo de contato hidrofóbico menor do que 120° e (iv) um ângulo de histerese maior do que 5°.

5. Artigo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a mistura hidrofóbica/hidrofílica compreende óleo e/ou ar e solução aquosa e/ou gelo.

6. Artigo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o padrão hierárquico compreende uma primeira estrutura de dimensão entre 0,5 e 5 mícrons, uma segunda estrutura de dimensão entre 5 e 25 mícrons, uma terceira estrutura de dimensão entre 25 e 1000 mícrons, em que a primeira estrutura é sobreposta sobre a segunda estrutura e a combinação das primeira e segunda estruturas é sobreposta sobre a terceira estrutura.

7. Artigo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a geometria das ditas estruturas é selecionada a partir de a) um sinusoide bidimensional, b) um cilindro e c) uma aleta.

8. Artigo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a interface entre o dito padrão hierárquico e a dita mistura de contato hidrofóbica/hidrofílica é uma interface de tipo Wenzel-Cassie.

9. Artigo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que as ditas texturas de superfície sobre um substrato (210, 310, 410, 510, 710) têxtil criam pelo menos uma interface com líquidos aquosos expostos ao ar, em que parte da textura da superfície retém o ar entre o artigo e a interface e pelo menos uma outra parte da textura da superfície não retém o ar, e a interface resultante gera um ângulo de histerese de contato de pelo menos 5 graus.

10. Artigo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que as ditas texturas de superfície sobre um substrato (210, 310, 410, 510, 710) têxtil criam pelo menos uma interface com líquidos aquosos misturados com óleo, em que parte da textura da superfície prende o óleo entre o artigo e a interface e pelo menos uma outra parte da textura da superfície repele o óleo, e a interface resultante gera um ângulo de histerese de contato de pelo menos 5 graus.

11. Artigo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a superfície microestruturada forma uma interface com a mistura hidrofóbica/hidrofílica, em que a interface é pelo menos um de (i) super-hidrofóbica, (ii) Wenzel-Cassie e (iii) Cassie-Baxter.

12. Artigo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a parte da superfície microtexturizada compreende pelo menos um de (i) uma área de superfície pelo menos duas vezes a área de um plano liso do mesmo tamanho, (ii) uma superfície hierar-quicamente texturizada, (iii) um ângulo de contato hidrofílico estático maior do que 120° e um ângulo de contato hidrofóbico menor do que 120° e (iv) um ângulo de histerese maior do que 5°, em que a dita superfície forma uma interface caracterizada por pelo menos um de (a) super-hidrofóbica, (b) Wenzel-Cassie e (c) Cassie-Baxter.

13. Artigo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que o artigo é uma luva (901).