CN107032284B - 一种仿瓶子草液膜快速搬运表面织构 - Google Patents

一种仿瓶子草液膜快速搬运表面织构 Download PDF

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    • B81B1/00—Devices without movable or flexible elements, e.g. microcapillary devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures

Abstract

本发明提供一种仿瓶子草液膜快速搬运表面织构，是由结构单元组成，在同一个大面积制备的一种仿瓶子草液膜快速搬运织构中周期循环分布设置结构单元；该结构单元，是由高棱与低棱组成，两个高棱之间均匀分布地插入预定个低棱，以此构成该结构单元；其中，两个高棱之间均匀分布地插入低棱的数目，是根据具体的需求而定；该高棱的宽度、高度是呈直线的棱，其具体宽度、高度的尺寸大小是根据工艺制备能力及需求而定；该低棱的宽度、高度是呈直线的棱，其具体宽度、高度的尺寸大小是根据工艺制备能力及需求而定，同时该低棱的高度低于高棱的高度。其结构简单，易于大面积制备，提高了液膜的搬运速度和液膜的搬运性能。

Description

一种仿瓶子草液膜快速搬运表面织构
技术领域
本发明提供一种仿瓶子草液膜快速搬运表面织构，它涉及一种仿瓶子草液膜快速搬运表面织构的设计，具体来讲，在一般微沟槽的基础上，将一部分棱的高度提高，使其具备高低棱穿插分布的结构，利用多级的毛细拉力，使得微沟槽中的液膜能以更快的速度、更大的液量进行搬运，属于微纳米制造技术领域。
背景技术
液膜快速搬运的织构表面可以实现水雾的收集、液膜的搬运、液膜的浸润，这种表面只依表面的微结构特征产生的毛细力，就可以实现相应的功能，大面积设计和制造相应的表面织构，是目前微纳制造领域的研究热点。
但是现有的微结构表面，在织构设计上往往比较复杂，对于大面积制备存在一定困难，并且其快速响应性还有待进一步的提高，因此提出一种新型的液膜快速搬运的织构表面，即一种仿瓶子草液膜快速搬运表面织构的设计。
瓶子草是一种捕虫植物，其上部的瓶盖上分布有很多细小的绒毛，可以收集空气中的水气，汇集到瓶盖的底部，从而浸润瓶口的内壁，使瓶口内壁保持湿滑，从而使得落在瓶口的昆虫滑入瓶内。通过研究发现，绒毛上分布有一种特殊的高低棱间隔分布的特殊结构，通过实验发现，这种高低棱间隔分布的结构，对于水膜的搬运速度有很大的提升。
本专利通过对瓶子草绒毛液膜的快速搬运特征进行提炼，设计了一种仿生液膜快速搬运结构，实现了液膜快速搬运的功能。该结构是对一般微沟槽结构的优化升级，可以大幅度的提升微沟槽的液膜搬运能力，对于搬运速度、搬运的液量都有很大的提升，并且结构相对于其他微纳结构更为直观简单，更易于实现大面积的制备，实现微纳结构的实际应用。可将此结构制作在带有锥度的针状结构上，实现水雾的收集，使得水资源可以回收再利用。也将该结构附着于柔性薄膜表面后，粘贴在表面易汇集水滴管路的外表面，可以将产生的水汇集到更易处理的位置，避免水滴影响其他重要部件。对于传统机械行业，在需要润滑的部位附着此结构，可以实现润滑液的快速搬运，在需要降温的位置附着此结构，可以通过快速搬运水达到降温的目的。此结构应用广泛，还可以应用于MEMS以及微流体芯片，在多个领域都有重大应用前景。
发明内容
1、目的：
本发明涉及一种仿瓶子草液膜快速搬运表面织构，通过设计出高低棱间隔分布的复合微沟槽，增强对液膜的毛细力，从而加强微沟槽的液膜搬运能力。该结构可以用于水的收集搬运、机械结构的润滑与降温、MEMS以及微流体芯片等。
2、技术方案：
本发明一种仿瓶子草液膜快速搬运表面织构，是由数个结构单元(2)组成，它们之间的相互关系是：在同一个大面积制备的一种仿瓶子草液膜快速搬运织构(1)中周期循环分布设置完全相同的结构单元(2)；
所述的结构单元(2)，是由高棱(3)与低棱(4)组成的，它们之间的相互关系是：相邻的两个高棱(3)之间均匀分布地插入数个低棱(4)，以此构成一个结构单元(2)；
其中，两个高棱(3)之间均匀分布地插入低棱(4)的数目，是根据具体的需求而定；
该高棱(3)的形状构造是：其宽度、高度是呈直线的棱，其具体宽度、高度的尺寸大小是根据具体的工艺制备能力以及具体需求而定；
该低棱(4)的形状构造是：其宽度、高度是呈直线的棱，其具体宽度、高度的尺寸大小是根据具体的工艺制备能力以及具体需求而定，同时该低棱(4)的高度低于高棱(3)的高度。
其中，所述的“结构单元(2)”，其材料选用金属以及各种可以进行形状加工的高分子材料。
3、优点及功效：
一种仿瓶子草液膜快速搬运表面织构，其结构构成简单，易于大面积制备，且高低棱复合之后，相较于只有低棱的表面织构，不仅提高了液膜的搬运速度，而且对于液膜的通流量提升巨大，大大的提高了液膜的搬运性能。
附图说明
图1：是本发明一种仿瓶子草液膜快速搬运表面织构的平面大面积结构示意图。
图2：是本发明的结构单元具体结构示意图。
元件符号说明
1……大面积制备的一种仿瓶子草液膜快速搬运织构
2……一种仿瓶子草液膜快速搬运织构的一个结构单元
3……结构单元中的高棱
4……结构单元中的低棱
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。
本发明一种仿瓶子草液膜快速搬运表面织构1，见图1所示，是由数个结构单元2组成的，它们之间的相互关系是：在该表面织构1中周期循环分布的完全相同的结构单元2。
所述结构单元2，见图2所示，是由结构单元2中的高棱3与结构单元2中的低棱4组成的；它们之间的相互关系是：相邻的两个高棱3中间均匀分布地插入数个低棱4，以此构成结构单元2；其中低棱4的数目根据具体的需求而定，在相邻两个高棱3之间的间距确定且高棱3、低棱4的宽度、高度确定的情况下，增加相应的数目，可以减小相邻两棱的间距，增强整体的毛细力，从而加快液膜的搬运速度，但是液膜的通流量会受到影响，其穿插的具体数目，可以根据具体的高棱3、低棱4的宽度、高度，代入相应的毛细力与通流量的公式进行计算，并根据具体的需求选出最佳的值。
该高棱3的形状构造是：宽度、高度确定的贯穿整个该表面织构1的呈直线的棱，其具体宽度、高度根据具体的工艺制备能力以及具体需求而定，随着高棱3宽度的减小、高度的增加，进而可以缩短两个高棱3间的间距，从而增强第二级的毛细力即液膜铺展到相邻两个高棱3时的毛细力，其具体的形状参数可以根据具体的需求，代入相应的毛细力与通流量的公式进行计算，进而选出最佳的值。
该低棱4的形状构造是：宽度、高度确定的贯穿整个该表面织构1的呈直线的棱，其具体宽度、高度根据具体的工艺制备能力以及具体需求而定，同时低棱4的高度低于高棱3的高度，随着低棱4宽度的减小，可以增强第一级的毛细力即相邻两个棱之间的毛细力，且随着高棱3高度相较于低棱4高度比例的增加，可以增加第二级的毛细力即液膜铺展到相邻两个高棱3时的毛细力以及液膜的通流量，其具体的形状参数可以根据具体的需求，代入相应的毛细力与通流量的公式进行计算，进而选出最佳的值。
例如在易于生成水滴的部位，可以根据不产生水滴的状态为基准，改变相应的参数，找到相应的平衡点；再例如在需要进行润滑的机械部件处，可以通过计算需要的润滑液的量，调整相应的参数，找到最适宜的平衡点。
本发明一种仿瓶子草液膜快速搬运表面织构的设计，可以做成柔性的软膜，粘贴在需要部位的表面，例如制作成胶带，粘贴在管路、设备的表面；也可以直接将织构制作到需要部件的表面，例如在带有锥度的针状物上制备此织构，或在需要润滑的部件表面制备此织构。
本发明一种仿瓶子草液膜快速搬运表面织构的设计，应用广泛，结构简单，大面积制备较为容易，还可以根据具体的需求进行相应的调整，应用前景广泛，效果提升明显。

Claims (1)

1.一种仿瓶子草液膜快速搬运表面织构，其特征在于：
它是由结构单元(2)组成，在同一个大面积制备的一种仿瓶子草液膜快速搬运织构(1)中周期循环分布设置完全相同的结构单元(2)；
所述的结构单元(2)，是由高棱(3)与低棱(4)组成，相邻的两个高棱(3)之间均匀分布地插入预定个低棱(4)，以此构成该结构单元(2)；其中，两个高棱(3)之间均匀分布地插入低棱(4)的数目，是根据具体的需求而定；
该高棱(3)的宽度、高度是呈直线的棱，其具体宽度、高度的尺寸大小是根据具体的工艺制备能力以及具体需求而定；
该低棱(4)的宽度、高度是呈直线的棱，其具体宽度、高度的尺寸大小是根据具体的工艺制备能力以及具体需求而定，同时该低棱(4)的高度低于高棱(3)的高度。
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