CN102785479B

CN102785479B - 超疏油性器件和包括其的喷墨印刷头

Info

Publication number: CN102785479B
Application number: CN201210154928.6A
Authority: CN
Inventors: K-Y·罗; H·赵
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2011-05-18
Filing date: 2012-05-17
Publication date: 2016-06-29
Anticipated expiration: 2032-05-17
Also published as: DE102012208190A1; KR101842281B1; BR102012011796A2; JP5822775B2; MX2012005472A; DE102012208190B4; US8348390B2; KR20120129817A; JP2012240418A; CN102785479A; US20120293586A1

Abstract

本发明涉及在喷墨应用中采用ALD/CVD技术通过多级粗糙度增强超疏油性和降低粘附力。本发明的多个实施方案提供了一种具有多级超疏油性表面的器件和形成和使用所述器件的方法，其中在半导体层的纹理化微米/亚微米表面上形成包括含金属粒子的粒子复合层以提供所述器件以多级粗糙表面。

Description

超疏油性器件和包括其的喷墨印刷头

技术领域

本发明总体涉及在喷墨应用中采用ALD/CVD技术通过多级粗糙度增强超疏油性和降低粘附力。更具体而言，本发明涉及一种具有多级超疏油性表面的器件和形成和使用所述器件的方法，其中在半导体层的纹理化微米/亚微米表面上形成包括含金属粒子的粒子复合层以提供所述器件以多级粗糙表面。

背景技术

液体喷墨系统通常包括一个或多个喷墨头，所述喷墨头具有多个喷墨口，液滴从中喷向记录介质。印刷头的喷墨口从印刷头中的油墨供应腔或歧管(manifold)接收油墨，而印刷头又从油墨源如熔融油墨储存器或油墨盒接收油墨。各喷墨口包括一端与油墨供应歧管液体连通的通道。油墨通道的另一端有一个用于喷射油墨滴的喷孔或喷嘴。喷墨口的喷嘴可以以孔或喷嘴板——其具有对应于喷墨口的喷嘴的开口——的形式形成。操作过程中，液滴喷射信号激活喷墨口中的致动器，从油墨喷嘴中将油墨滴喷在记录介质上。随着记录介质和/或印刷头组件相对于彼此移动，通过选择性地激活喷墨口的致动器来喷射油墨滴，沉积的油墨滴即可精确地图案化从而在记录介质上形成特定文档和图像。

液体喷墨系统面临的一个困难是油墨在印刷头前部面板(frontface)上的润湿、流涎或溢流。印刷头前部面板的这种污染可引起或促使油墨喷嘴和通道堵塞，其单独地或与润湿的污染的印刷头前部面板一起，可导致或促使不发射(non-firing)或遗漏油墨滴、油墨滴的尺寸过小或尺寸错误、出现伴线(satellites)、或油墨滴没对准在记录介质上，从而导致印刷质量退化。

目前的印刷头前部面板涂层通常是溅射的聚四氟乙烯涂层。当印刷头倾斜时，通常喷射温度为75-95℃的UV凝胶油墨和通常喷射温度约为105℃的固体油墨不容易在印刷头前部面板表面上滑动。相反，这些油墨粘附并沿印刷头前部面板流动并在印刷头上留下可干扰喷墨的油墨膜或残留物。因此，UV和固体油墨印刷头的前部面板易被UV和固体油墨污染。有些情况下，污染的印刷头可用维护元件更新或清洗。然而，这种方法给系统引入复杂性、硬件成本，并且有时带来可靠性问题。

仍然需要用于制备单独具有超疏油性(superoleophobic)或兼具超疏水性的器件的材料和方法。此外，虽然目前可得的用于喷墨印刷头前部面板的涂层适用于其预期目的，仍然需要的改进的印刷头前部面板设计，其会降低或消除润湿、流涎或溢流，或UV或固态油墨在印刷头前部面板上的污染；其为疏油墨或疏油的，且能稳固地经受维护过程，如印刷头前部面板的擦拭；和/或易于清洁或自清洁，从而消除硬件复杂性，如对维护元件的需求，降低运行成本并改进系统可靠性。

发明内容

根据多个实施方案，本发明包括一种超疏油性器件。所述超疏油性器件可包括布置于基底上的半导体层。所述半导体层可具有由柱结构、槽结构及其组合中的一个或多个形成的纹理化表面。这种超疏油性器件也可包括布置于半导体层的纹理化表面上的共形粒子复合层(conformalparticulatecompositelayer)。所述共形粒子复合层的表面可具有多个含金属粒子。所述超疏油性器件可进一步包括布置于共形粒子复合层上的共形疏油性涂层从而提供所述器件以多级(multi-scale)超疏油性表面。

根据多个实施方案，本发明还包括一种形成超疏油性器件的方法。可形成所述超疏油性器件使其包括具有由柱结构、槽结构及其组合中的一个或多个形成的纹理化表面的半导体层。粒子复合层可随后共形形成于半导体层的纹理化表面上从而使共形粒子复合层的表面可包括多个含金属粒子。粒子复合层可通过在其上共形布置疏油性涂层而化学改性以提供所述器件以多级超疏油性表面。

根据多个实施方案，本发明还包括一种通过在柔性基底上提供半导体层而形成超疏油性器件的方法。纹理化表面可用光刻法(photolithography)在半导体层中产生。所述纹理化表面可通过柱结构、槽结构及其组合中的一个或多个形成，且各柱结构和槽结构可具有波状侧壁、悬臂式结构及其组合中的一个或多个。共形粒子复合层可随后用原子层沉积(ALD)法在半导体层的纹理化表面上形成，从而使共形粒子复合层的表面可包括多个含金属粒子以提供所述器件以多级表面。粒子复合层可通过在其上共形布置疏油性涂层而化学改性以提供所述器件以多级超疏油性表面。

本发明还提供以下优选实施方案：

1.一种超疏油性器件，包括

基底；

包括纹理化表面且布置于基底上的半导体层，其中纹理化表面由柱结构、槽结构及其组合中的一个或多个形成；

布置于半导体层的纹理化表面上的共形粒子复合层，其中所述共形粒子复合层的表面包含多个含金属粒子；和

布置于所述共形粒子复合层上的共形疏油性涂层，用以提供所述器件以多级超疏油性表面。

2.实施方案1的器件，其中所述多个含金属粒子各自选自Al₂O₃、TiO₂、SnO₂、ZnO、SiO₂、SiC、TiC、Fe₂O₃、HfO₂、TiN、TaN、WN、NbN、Ru、Ir、Pt、ZnS、GeO₂、及其组合。

3.实施方案1的器件，其中所述多个含金属粒子的至少一个尺寸在约1纳米至约100纳米的范围内。

4.实施方案1的器件，其中所述共形粒子复合层的层厚度在约1纳米至约200纳米的范围内。

5.实施方案1的器件，其中所述共形粒子复合层进一步包含硅烷氧化物、烷基铝氧化物、锌氧化物、或锡氧化物。

6.实施方案1的器件，其中十六烷与多级超疏油性表面的接触角大于约120°。

7.实施方案1的器件，其中十六烷与多级超疏油性表面的摩擦角小于约30°。

8.实施方案1的器件，其中共形疏油性涂层的前体是十三氟-1,1,2,2-四氢辛基三氯硅烷、十三氟-1,1,2,2-四氢辛基三甲氧基硅烷、十三氟-1,1,2,2-四氢辛基三乙氧基硅烷、十七氟-1,1,2,2-四氢辛基三氯硅烷、十七氟-1,1,2,2-四氢辛基三甲氧基硅烷、十七氟-1,1,2,2-四氢辛基三乙氧基硅烷、或其组合。

9.实施方案1的器件，其中各柱结构和槽结构的高度在约0.3微米至约4微米的范围内。

10.实施方案1的器件，其中所述柱结构、槽结构及其组合中的一个或多个在半导体层上的固体面积覆盖率为约0.5％至约40％。

11.实施方案1的器件，其中各柱结构和槽结构包括波状侧壁、悬臂式结构、或其组合，

其中各柱结构和槽结构的直径在约1微米至约20微米的范围内，

其中所述波状侧壁包括多个波纹，各波纹的尺寸为约100纳米至约1,000纳米，并且

其中所述悬臂式结构包括T形结构，其包括顶部宽度在约1微米至约20微米的范围内的顶部结构和底部宽度在约0.5微米至约15微米的范围内的底部结构。

12.实施方案1的器件，其中所述基底是柔性的且包括聚酰亚胺膜、聚萘二酸乙二醇酯膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、聚醚砜膜、聚醚酰亚胺膜、不锈钢膜、铝膜、铜膜、或镍膜。

13.一种喷墨印刷头，包括前部面板，其中所述前部面板包括实施方案1的器件。

14.实施方案13的喷墨印刷头，其中所述前部面板是自清洁的且其中固体油墨或UV油墨的油墨滴与前部面板的表面具有小于约30°的低摩擦角。

15.一种形成超疏油性器件的方法，包括：

提供包括纹理化表面的半导体层；其中所述纹理化表面由柱结构、槽结构及其组合中的一个或多个形成；

在半导体层的纹理化表面上共形形成粒子复合层从而使共形粒子复合层的表面包含多个含金属粒子；和

通过在粒子复合层上共形布置疏油性涂层而化学改性粒子复合层以提供所述器件以多级超疏油性表面。

16.实施方案15的方法，其中共形形成粒子复合层包括原子层沉积(ALD)以形成多个含金属粒子的方法。

17.实施方案15的方法，其中共形形成粒子复合层包括一种包括在半导体层的纹理化表面上进行原子层沉积(ALD)和化学气相沉积(CVD)的混合方法。

18.实施方案15的方法，其中化学改性粒子复合层包括通过经分子气相沉积技术、化学气相沉积技术或溶液自组装技术将氟硅烷涂层共形自组装在粒子复合层上而进行的化学改性。

19.一种形成超疏油性器件的方法，包括：

提供柔性基底；

将半导体层布置于柔性基底上；

用光刻法在柔性基底上的半导体层中产生纹理化表面，

其中所述纹理化表面由柱结构、槽结构及其组合中的一个或多个形成，且

其中各柱结构和槽结构具有波状侧壁、悬臂式结构、及其组合中的一个或多个；

用原子层沉积(ALD)法在半导体层的纹理化表面上形成共形粒子复合层从而使共形粒子复合层的表面包含多个含金属粒子以提供所述器件以多级表面；以及

通过在粒子复合层上共形布置疏油性涂层而化学改性所述粒子复合层以提供所述器件以多级超疏油性表面。

20.实施方案19的方法，其中形成共形粒子复合层包括一种包括原子层沉积(ALD)和化学气相沉积(CVD)的混合方法。

应该理解，前述一般说明和以下详细说明都仅仅是示例性和解释性的，而不限制本技所要求保护的本发明。

附图说明

附图被引入并组成本说明书的一部分，其阐明本发明的一些实施方案并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1A-1C描述了根据本发明多个实施方案的在制造的各阶段的具有多级超疏油性表面的一个示例性器件。

图2A-2C描述了根据本发明实施方案的在制造的各阶段的具有多级超疏油性表面的另一个示例性器件。

图3描述了根据本发明多个实施方案的具有由柱阵列形成的纹理化表面的示例性半导体层的透视图。

图4描述了根据本发明多个实施方案的具有由槽结构形成的纹理化表面的示例性半导体层的透视图。

图5描述了根据本发明多个实施方案的包括多级超疏油性器件的示例性印刷头。

应注意图的一些细节已经简化且绘制来促进对实施方案的理解，而不是保持严格的结构精确性、细节和尺寸。

具体实施方式

现将详细参考本发明的一些实施方案，其实例在附图中阐明。如果可能，所有附图将使用相同的附图标记表示相同或相似的部件。在以下说明中，所参考的附图构成说明书的一部分，并且其中以说明性的方式示出了可实施本发明的具体示例性实施方案。这些实施方案被足够详细地描述以使本领域技术人员能够实施本发明，并且应理解，可使用其他实施方案并且可作出改变而不背离本发明的范围。因此，以下说明仅仅是示例性的。

多个实施方案提供了一种具有多级超疏油性表面的器件以及形成和使用所述器件的方法。在一个实施方案中，示例性器件可包括布置于基底上的半导体层。所述半导体层可包括由槽结构和/或柱结构形成的纹理化表面，为器件表面提供微米和/或亚微米级水平。覆盖着半导体层的，可有一个具有多个含金属粒子的表面的共形粒子复合层，为器件表面提供另一级水平，例如，纳米级。所述器件于是可具有“多级表面”，例如包括从微米级至亚微米级至纳米级变化的级水平的表面。覆盖着具有含金属粒子的表面的，可有一个共形疏油性涂层以提供所述器件以“多级超疏油性表面”。

图1A-1C和图2A-2C描绘了根据本发明的多个实施方案在其制造的各阶段的示例性器件。如本文使用的，术语“具有多级超疏油性表面的器件”在本文中还称为“多级超疏油性器件”。

在图1A中，器件100A可包括布置于或形成于基底110上的半导体层130。在一些实施方案中，基底110可为，例如，柔性基底。可选择任何合适的材料用于本文的柔性基底。所述柔性基底可为塑料膜或金属膜。在一些具体实施方案中，所述柔性基底可选自聚酰亚胺膜、聚萘二酸乙二醇酯(polyethylenenaphthalate)膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、聚醚砜、聚醚酰亚胺、不锈钢、铝、镍、铜等，或其组合，但不限于此。所述柔性基底可具有任何合适的厚度。在一些实施方案中，基底的厚度可为约5微米至约100微米，或约10微米至约50微米。

半导体层130可为，例如无定形硅的硅层。半导体层130可通过将无定形硅的薄层布置于基底110的大面积上制备。硅的薄层可具有任何合适的厚度。在一些实施方案中，硅层可以约500nm至约5μm、或约1μm至约5μm、如约3μm的厚度布置于基底110上。硅层可通过以下方法，例如溅射、化学气相沉积、极高频等离子体增强化学气相沉积、微波等离子体增强化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积，在联机法(in-lineprocess)中利用超声波喷嘴等来形成。

半导体层130可具有纹理化表面，所述纹理化表面包括例如图3所示的作为柱阵列300排布的柱结构和/或图4所示的槽结构400。图3中各柱结构330和/或图4中各槽结构430可进一步包括，例如波状侧壁135(也见图1A)。

如图1A和图3-4所示的具有波状侧壁的柱阵列和/或槽结构可，例如，在半导体层上或半导体层中，用光刻技术，例如通过如本领域普通技术人员已知的各种合适的图案化和蚀刻方法产生。在形成器件100A的一个示例性实施方案中，可在布置于柔性基底上的硅层上形成一个光致抗蚀剂层。然后可使所述光致抗蚀剂层暴光、显影并图案化，并且其可作为蚀刻掩模用于下层硅的蚀刻方法(例如湿蚀刻、深层反应离子蚀刻、等离子体蚀刻)。各蚀刻循环可对应于来自所需波状侧壁135的多个波纹中的一个波纹。

在一些实施方案中，作为图1A所示的波状侧壁的替代，柱阵列中的各柱结构和/或多个槽结构中的各槽结构可包括，例如，如图2所示的一个或多个悬臂式结构。

例如，各自具有悬臂式结构237的柱阵列和/或槽结构可由半导体层230(例如，二氧化硅(siliconlayer)层)形成。所述半导体层230可在层220上(如硅的第二个半导体层)上形成。在一个实施方案中，层220上的层230可为“T”形。层220可形成于基底110上，所述基底可与图1A中的基底110相同或不同。

在一个示例性实施方案中，图2A中的器件200A可通过首先提供柔性基底而形成。随后可使硅层在柔性基底上沉积然后清洁。在所述清洁过的硅层上可例如通过溅射或等离子体增强化学气相沉积而沉积一个示例性的SiO₂薄膜。随后可进行一些步骤，例如将光阻材料施用于柔性基底上的涂覆有二氧化硅的硅层上，用例如基于氟(SF₆/O₂)的反应离子蚀刻法使所述光阻材料曝光并显影从而在包括柱结构和/或槽结构的SiO₂层中限定一种纹理化图案，随后进行热剥离，产生悬臂式结构237。

再参考图1A和图2A，器件100A和/或200A的纹理化表面可由微米级的柱结构和/或槽结构形成，而各柱结构和/或槽结构可具有亚微米级的波状侧壁结构和/或悬臂式结构。

例如，各柱结构和/或槽结构的高度可在约0.3微米至约4微米，或约0.5微米至约3微米，或约1微米至约2.5微米的范围内。

具有波状侧壁的各柱结构和/或槽结构的平均宽度或直径在约1微米至约20微米，或约2微米至约15微米，或约2微米至约5微米的范围内。波状侧壁的各个波纹可为约100纳米至约1,000纳米，如250纳米。

各悬臂式结构可为例如，T形结构，包括具有大于底部结构的顶部宽度或直径的顶部结构，和小于底部结构的顶部厚度/高度，其中顶部宽度或直径在约1微米至约20微米，或约2微米至约15微米，或约2微米至约5微米的范围内，且底部宽度/直径结构可为约0.5微米至约15微米，或约1微米至约12微米，或约1.5微米至约4微米。

在一些实施方案中，形成纹理化表面的具有波状侧壁和/或悬臂式结构的柱阵列；和/或具有波状侧壁和/或悬臂式结构的槽结构在器件100A和/或200A的整个表面上的固体面积覆盖率(solidareacoverage)可为约0.5％至约40％，或约1％至约30％，或约4％至约20％。在一些实施方案中，不限制柱阵列和/或槽结构的尺寸、形状和/或固体面积覆盖率。例如，柱和槽结构可具有一种横截面形状，包括，但不限制于，圆形、椭圆形、正方形、长方形、三角形或星形。

随后可将如图1B和图2B分别所示的粒子复合层150共形布置于器件100A和/或200A的纹理化表面的整个表面上。共形粒子复合层150的表面可包括多个纳米级的含金属粒子，其至少一个尺寸在约1纳米至约200纳米，或约5纳米至约150纳米，或约10纳米至约100纳米的范围内，从而进一步控制形成器件的表面形貌。

所述多个含金属粒子可由，例如Al₂O₃、TiO₂、SiO₂、SiC、TiC、Fe₂O₃、SnO₂、ZnO、HfO₂、TiN、TaN、GeO₂、WN、NbN、Ru、Ir、Pt、ZnS、和/或其组合形成。在一些实施方案中，共形粒子复合层150的层厚度可在约1纳米至约200纳米，或约5纳米至约150纳米，或约10纳米至约100纳米的范围内。在有些情况，除了含金属粒子之外，共形粒子复合层150还可包括，如硅烷氧化物、烷基铝氧化物，如Al-O-Al(CH₃)₂或AlOH、SiO_x-(CH₂)₂-SiO_x、锌氧化物、或锡氧化物等，以确保粒子层与基底之间良好的粘附力。

任何合适的方法和过程均可用于形成包括含金属粒子的粒子复合层150。例如，粒子复合层150可通过原子层沉积(ALD)、化学气相沉积(CVD)或其他合适的方法，和/或其组合在100A和/或200A的整个纹理化表面上共形形成。在一个示例性实施方案中，粒子复合层150可包括多个Al₂O₃粒子和硅烷氧化物，例如通过包括ALD和CVD的混合方法所制备。

在图1C和图2C中，粒子复合层150可随后被化学改性从而进一步提供所需的表面性能，例如提供或增强器件100B和200B的多级表面的疏油性。可对粒子复合层150使用任何合适的化学处理。例如，可在粒子复合层150上沉积包括例如全氟烷基链的自组装层160。

可用各种技术，如分子气相沉积(MVD)技术、CVD技术、或溶液涂布技术将全氟烷基链的自组装层沉积于粒子复合层150的表面上。在一些实施方案中，化学改性纹理化表面可包括通过经MVD技术、CVD技术或溶液自组装技术将氟硅烷涂层共形自组装在图1B和/或2B所示的多级表面上而进行的化学改性。在一个具体实施方案中，化学改性可包括用MVD技术或溶液涂布技术沉积由以下物质组装的层：十三氟-1,1,2,2-四氢辛基三氯硅烷、十三氟-1,1,2,2-四氢辛基三甲氧基硅烷、十三氟-1,1,2,2-四氢辛基三乙氧基硅烷、十七氟-1,1,2,2-四氢辛基三氯硅烷、十七氟-1,1,2,2-四氢辛基三甲氧基硅烷、十七氟-1,1,2,2-四氢辛基三乙氧基硅烷、或其组合等。

以这种方式，示例性器件可如图1C和图2C所示形成以提供超疏油性的多级表面。在一些实施方案中，示例性器件可具有同时为超疏油性和超疏水性的表面。

基于烃的液滴，例如十六烷或油墨，可与器件100C和200C的多级超疏油性表面形成超高接触角，如约100°或更大，例如约100°至约175°，或约120°至约170°的接触角。基于烃的液滴也可与公开的多级超疏油性表面形成约1°至约30°，或约1°至约25°，或约1°至约20°的摩擦角。

在有些情况下，水滴可与公开的多级超疏油性表面形成高接触角，如约120°或更大，例如在约120°至约175°，或约130°至约165°的范围内的接触角。水滴也可与多级超疏油性表面形成摩擦角，如约1°至约30°，或约1°至约25°，或约1°至约20°的摩擦角。

在一些实施方案中，当多级超疏油性器件与喷墨印刷头前部面板结合时，紫外(UV)凝胶油墨(也称为“UV油墨”)的喷射油墨滴和/或固体油墨的喷射油墨滴可表现出与多级超疏油性表面的低粘附力。如本文使用的，术语“油墨滴”指的是紫外(UV)凝胶油墨的喷射油墨滴和/或固体油墨的喷射油墨滴。

因此多级超疏油性器件由于油墨滴与表面之间的低粘附力，可作为抗润湿易清洁、自清洁表面器件用于喷墨印刷头前部面板。例如，可将多级超疏油性器件结合于前部面板，如喷墨印刷头的不锈钢孔板。

图5描绘了一个根据本发明多个实施方案的包括多级超疏油性器件的示例性印刷头500。如图所示，示例性印刷头500可包括基础基底502，其一个面上有传感器504而在相对面上有声透镜506。与基础基底502间隔的可为液面控制板508。多个实施方案的多级超疏油性器件可沿着板508布置。基础基底502和液面控制板508可限定一个容纳流动液体512的通道。液面控制板508可含有孔隙516的阵列514。传感器504、声透镜506和孔隙516可均轴向对齐从而使由单个传感器504产生的声波通过其对齐的声透镜506聚焦于大约为其对齐的孔隙516中的液体512的自由面518处。当获得足够的能量时，可由自由面518喷射液滴。

由于多级超疏油性表面，油墨滴可滚离印刷头前部面板且不留下残留物，因此示例性印刷头500可防止油墨污染。所述多级超疏油性表面由于其超疏油性，可提供喷墨印刷头孔板以高流涎压力。通常，油墨接触角越大流涎压力越好(越高)。流涎压力是指当油墨槽(储存器)的压力增大时，孔板避免油墨从喷嘴开口渗出的能力。也就是，本文描述的多级超疏油性器件可为紫外固化凝胶油墨和/或固体油墨的油墨滴提供低粘附力和高接触角，从而进一步提供改善的流涎压力或减小的(或消除的)油墨从喷嘴渗出的益处。

尽管给出本公开的宽范围的数字范围和参数是近似值，但具体实施例中给出的数值已尽可能精确地记录。然而，任何数值都固有地含有由其各次测量存在的标准偏差而必然导致的某些误差。此外，应理解，本文公开的所有范围包括任何和所有包含其中的子范围。

虽然本发明的一个或多个实施方案已被阐明，但可对阐明的实施例作出替代方案和/或修改方案而不背离所附权利要求的主题和范围。此外，虽然仅就几个实施方案中的一个公开了本发明的具体特征，但所述特征可与其他实施例的一个或多个特征结合，如对于任何给定或具体功能可能为希望的和有利的。此外，就详细说明书或权利要求中所用的术语“包括”、“包括”“具有”“有”“具有”或其变体而言，所述术语意欲为包括式的，与术语“包含”的方式类似。此外，在本文的讨论和权利要求中，术语“约”是指给出的值可以稍微变化，只要该变化不会导致方法或结构与阐明的实施方案不符。最后，“示例性的”是指说明书是作为实例使用，而不是暗示其为理想的。

通过考虑本文所公开的本发明的说明书和实践，本发明的其他实施方案对本领域技术人员而言是显而易见的。应理解，说明书和实施例仅被视为示例性的，而本发明的真实范围和主旨由下述权利要求指出。

Claims

1.一种超疏油性器件，包括

基底；

2.根据权利要求1所述的超疏油性器件，其中所述多个含金属粒子各自选自Al₂O₃、TiO₂、SnO₂、ZnO、SiO₂、SiC、TiC、Fe₂O₃、HfO₂、TiN、TaN、WN、NbN、Ru、Ir、Pt、ZnS、GeO₂、及其组合。

3.根据权利要求1所述的超疏油性器件，其中所述多个含金属粒子的至少一个尺寸在1纳米至100纳米的范围内。

4.根据权利要求1所述的超疏油性器件，其中所述共形粒子复合层的层厚度在1纳米至200纳米的范围内。

5.根据权利要求1所述的超疏油性器件，其中所述共形粒子复合层进一步包含硅烷氧化物、烷基铝氧化物、锌氧化物、或锡氧化物。

6.根据权利要求1所述的超疏油性器件，其中多级超疏油性表面与十六烷的接触角大于120°。

7.根据权利要求1所述的超疏油性器件，其中多级超疏油性表面与十六烷的摩擦角小于30°。

8.根据权利要求1所述的超疏油性器件，其中共形疏油性涂层的前体是十三氟-1,1,2,2-四氢辛基三氯硅烷、十三氟-1,1,2,2-四氢辛基三甲氧基硅烷、十三氟-1,1,2,2-四氢辛基三乙氧基硅烷、十七氟-1,1,2,2-四氢辛基三氯硅烷、十七氟-1,1,2,2-四氢辛基三甲氧基硅烷、十七氟-1,1,2,2-四氢辛基三乙氧基硅烷、或其组合。

9.根据权利要求1所述的超疏油性器件，其中各柱结构和槽结构的高度在0.3微米至4微米的范围内。

10.根据权利要求1所述的超疏油性器件，其中所述柱结构、槽结构及其组合中的一个或多个在半导体层上的固体面积覆盖率为0.5％至40％。

11.根据权利要求1所述的超疏油性器件，其中各柱结构和槽结构包括波状侧壁、悬臂式结构、或其组合，

其中各柱结构和槽结构的直径在1微米至20微米的范围内，

其中所述波状侧壁包括多个波纹，各波纹的尺寸为100纳米至1,000纳米，并且

其中所述悬臂式结构包括T形结构，其包括顶部宽度在1微米至20微米的范围内的顶部结构和底部宽度在0.5微米至15微米的范围内的底部结构。

12.根据权利要求1所述的超疏油性器件，其中所述基底是柔性的且包括聚酰亚胺膜、聚萘二酸乙二醇酯膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、聚醚砜膜、聚醚酰亚胺膜、不锈钢膜、铝膜、铜膜、或镍膜。

13.一种喷墨印刷头，包括前部面板，其中所述前部面板包括权利要求1的器件。

14.根据权利要求13所述的喷墨印刷头，其中所述前部面板是自清洁的且其中固体油墨或UV油墨的油墨滴与前部面板的表面具有小于30°的低摩擦角。