ES2714858T3 - Injerto de película agrícola - Google Patents

Abstract

Método para formar una estructura de material a partir de unidades estructurales contenidas dentro de una solución líquida en un cabezal de pulverización (100), la solución líquida incluye un solvente (118) y un soluto (120), el soluto comprende una pluralidad de unidades estructurales, las unidades estructurales incluyen unidades monoméricas, unidades de oligómeros, o sus combinaciones, en donde el pH de la solución en el cabezal de pulverización está en un intervalo que hace que las unidades estructurales dentro del cabezal de pulverización (100) estén en un estado no reactivo o en un estado de baja reactividad, el método comprende: formar gotas cargadas eléctricamente (122) de la solución líquida que incluye las unidades estructurales, y pulverizar las gotas sobre un sustrato (112); en donde la carga eléctrica neta de las gotas (122) aumenta la reactividad de las unidades estructurales dentro de las gotas (122) con relación a las unidades estructurales dentro de la solución líquida en el cabezal de pulverización (100) a medida que las gotas (122) se evaporan, permitiendo de esta manera que las unidades estructurales se enlacen covalentemente entre sí o con el sustrato a una velocidad mayor que antes del aumento de la reactividad y causan que la estructura de material se forme directamente sobre el sustrato (112) a partir de las unidades estructurales dentro de las gotas.

Description

DESCRIPCION

Injerto de peltu la agffcola

Campo tecnico

En la presente descripcion se describen metodos y un aparato para depositar material sobre un sustrato, en particular para usar en la conservacion del producto despues de la cosecha.

Antecedentes

Las dos causas principales del deterioro del producto son la perdida de agua mediante la evaporacion a traves de la superficie del producto, y la oxidacion mediante la reaccion con el gas de oxfgeno que se ha difundido en el producto. Los enfoques convencionales para prevenir el deterioro tal como la refrigeracion o el empaque especial, son costosos de implementar. La refrigeracion requiere equipos de capital costoso, debe administrate activamente, tiene demandas constantes de energfa durante el funcionamiento, y puede causar danos o perdidas de calidad en el producto. El empaque especial requiere equipo costoso, debe administrarse activamente, y consume materiales de empaque. Incluso con la refrigeracion y el empaque especial, la manipulacion y la transportacion del producto causan abrasion en la superficie o abolladuras que son esteticamente desagradables para el consumidor y sirven como puntos de entrada para bacterias y hongos.

Como defensa natural contra el deterioro, las superficies aereas de todas las plantas terrestres estan cubiertas por un poliester delgado y altamente reticulado conocido como cutina. Se ha demostrado que depositar un recubrimiento comestible sobre esta capa cutanea reduce la oxidacion y la perdida de agua despues de la cosecha mientras que ayuda a resistir la abrasion de la superficie. Sin embargo, es diffcil generar estos recubrimientos a partir de solventes no toxicos con propiedades de barrera de difusion optimas, ya que las pelfculas deben ser procesables (es decir, deben ser altamente solubles). Por lo tanto, la aplicacion convencional de la mayoffa de los recubrimientos comestibles requiere dos etapas; la deposicion de la pelfcula, seguida de una etapa de reticulacion separada. Estas multiples etapas de procesamiento hacen que el uso de recubrimientos comestibles sea diffcil de comercializar y aumente los requerimientos de manipulacion del producto.

Un metodo para tratar huevos aviares fertilizados aplicando un agente de recubrimiento formador de pelfcula se conoce del documento US2010186674 A1.

Resumen

Esta descripcion describe metodos y aparatos para depositar material sobre o aplicar un recubrimiento a un sustrato. El recubrimiento puede ser, por ejemplo, un recubrimiento comestible para el producto que se cultiva en el lugar de deposicion mediante el uso de solo una sola etapa de procesamiento, lo que da como resultado una reduccion de la perdida de agua y la oxidacion del producto mientras que agrega integridad mecanica a la superficie. Mientras que los recubrimientos depositados por otros metodos ffpicamente no estan unidos a la superficie recubierta, los metodos y aparatos que se describen en la presente descripcion pueden dar como resultado un recubrimiento que esta unido covalentemente a al menos una porcion de la superficie. Esto puede dar como resultado propiedades de recubrimiento mejoradas, tal como una mayor durabilidad y un control mas estricto de la permeabilidad y el grosor del recubrimiento. Ademas, la capa por deposicion de capa de tales recubrimientos que se enlazan al material previamente depositado puede usarse para construir estructuras tridimensionales mas sofisticadas (es decir, usadas como tinta para impresion tridimensional). Ademas, los metodos descritos en la presente descripcion permiten el aumento o la disminucion de las concentraciones de iones dentro de una solucion inmediatamente antes de que la solucion entre en contacto con el sustrato, lo que es util en aplicaciones tales como lavados antimicrobianos.

En un primer aspecto, se describe un metodo para formar una estructura de material a partir de unidades estructurales contenidas dentro de una solucion lfquida en un cabezal de pulverizacion. La solucion lfquida incluye un solvente y un soluto, el soluto comprende una pluralidad de unidades estructurales, las unidades estructurales incluyen unidades monomericas, unidades oligomericas, o sus combinaciones. El metodo comprende formar gotas de la solucion lfquida que incluyen las unidades estructurales, y pulverizar las gotas sobre un sustrato, aumentando de esta manera sustancialmente la reactividad de las unidades estructurales dentro de las gotas con relacion a las unidades estructurales dentro de la solucion lfquida en el cabezal de pulverizacion. La estructura de material se forma luego sobre el sustrato a partir de las unidades estructurales dentro de las gotas.

En un segundo aspecto, se describe un metodo para formar un recubrimiento sobre una superficie de un sustrato a partir de unidades estructurales contenidas dentro de una solucion lfquida en un cabezal de pulverizacion. El cabezal de pulverizacion comprende un dispositivo dispensador que tiene una pared electricamente conductora, y la solucion lfquida incluye un solvente y un soluto, el soluto comprende una pluralidad de unidades estructurales. Las unidades estructurales en el soluto incluyen unidades monomericas, unidades oligomericas, o sus combinaciones. El metodo comprende la aplicacion de una tension entre la pared del dispositivo dispensador y tanto un electrodo anular del cabezal de pulverizacion o tierra, lo que provoca de esta manera que la superficie de la solucion lfquida adyacente al dispositivo dispensador se cargue electricamente. El metodo incluye ademas formar gotas a partir de la solucion lfquida en la superficie cargada electricamente, lo que provoca que las gotas tengan una carga electrica, y dirigir las gotas a la superficie del sustrato, en donde las gotas incluyen una pluralidad de unidades estructurales del soluto. El metodo incluye ademas formar el recubrimiento sobre la superficie del sustrato a partir de la pluralidad de las unidades estructurales en las gotas.

En un tercer aspecto, se describe un metodo para catalizar el enlace covalente de unidades estructurales sobre una superficie de un sustrato. Las unidades estructurales comprenden unidades monomericas, unidades oligomericas, o sus combinaciones. El metodo comprende proporcionar un cabezal de pulverizacion que incluye un dispositivo dispensador que tiene una pared electricamente conductora, el cabezal de pulverizacion contiene una solucion lfquida que incluye un solvente. El metodo incluye ademas la aplicacion de una tension entre la pared del dispositivo dispensador y tanto un electrodo anular o tierra del cabezal de pulverizacion, en donde la tension aplicada causa que una superficie de la solucion lfquida adyacente al dispositivo dispensador tenga una carga electrica neta. El metodo incluye ademas formar gotas a partir de la solucion lfquida en la superficie cargada electricamente adyacente al dispositivo dispensador, provocar que las gotas tengan una carga electrica neta, y pulverizar las gotas sobre la superficie del sustrato. El metodo incluye ademas permitir que el solvente en las gotas se evapore al menos parcialmente, en donde la carga electrica neta de las gotas provoca que la concentracion de iones de la solucion lfquida contenida dentro de las gotas cambie a medida que el solvente se evapora.

En un cuarto aspecto, se describe un metodo para modificar una concentracion de iones de una solucion lfquida. El metodo incluye proporcionar un ensamble que comprende un yacimiento que se acopla a un dispositivo dispensador, el dispositivo dispensador comprende una pared electricamente conductora, el yacimiento contiene la solucion lfquida. El metodo incluye ademas aplicar una tension entre la pared del dispositivo dispensador y tanto a tierra como a un electrodo anular del ensamble, lo que provoca de esta manera que la superficie de la solucion lfquida adyacente al dispositivo dispensador tenga una carga electrica neta. El metodo incluye ademas la formacion de gotas a partir de la solucion lfquida en la superficie cargada electricamente adyacente al dispositivo dispensador, lo que provoca que las gotas tengan una carga electrica neta, y permite que las gotas se evaporen parcialmente. La evaporacion parcial de las gotas hace que la concentracion de iones de la solucion en las gotas difiera de la concentracion de iones de la solucion en el yacimiento.

En un quinto aspecto, se describe un ensamble que se adapta para formar una estructura de material a partir de una pluralidad de unidades estructurales, donde las unidades estructurales comprenden unidades monomericas, unidades oligomericas, o sus combinaciones. El ensamble incluye un cabezal de pulverizacion que se adapta para contener una solucion lfquida que incluye un solvente y un soluto, el soluto comprende las unidades estructurales en un estado no reactivo o en un estado de baja reactividad, de manera que las unidades estructurales no se enlazan sustancialmente entre sf, el cabezal de pulverizacion tiene un dispositivo dispensador adjunto cuyas paredes son electricamente conductoras. El ensamble incluye ademas un suministro de tension que tiene un primer terminal y un segundo terminal, con el primer terminal conectado electricamente a las paredes del dispositivo dispensador y el segundo terminal conectado electricamente tanto a tierra como a un electrodo anular del cabezal de pulverizacion. La aplicacion de una tension desde la fuente de tension hace que se emitan gotas cargadas electricamente de la solucion lfquida desde el dispositivo dispensador, cambiando de esta manera el pH de las gotas a medida que se evapora el solvente en las gotas.

Los metodos, conjuntos, y aparatos descritos en la presente descripcion pueden incluir cada uno una o mas de las siguientes caractensticas. Sustancialmente el aumento de la reactividad de las unidades estructurales puede permitir que las unidades estructurales se unan covalentemente entre sf o con el sustrato a una velocidad mayor que antes del aumento de la reactividad. La estructura de material puede ser un recubrimiento, y el recubrimiento puede formarse sobre una totalidad y rodear completamente el sustrato. El sustrato puede ser comestible para los seres humanos, y el recubrimiento puede ser un recubrimiento comestible. El recubrimiento puede configurarse para prevenir o suprimir la perdida o absorcion de agua por el sustrato, la perdida o absorcion volatil por el sustrato, la oxidacion mediante la reaccion con gas de oxfgeno que puede difundirse en el sustrato, o la abrasion de la superficie. La estructura de material puede ser un recubrimiento, y el recubrimiento puede formarse sobre una porcion del sustrato. El cabezal de pulverizacion puede incluir un capilar conectado electricamente a un primer terminal de un suministro de tension, y la tension proporcionado por la fuente de tension puede causar que una superficie de la solucion lfquida adyacente al capilar tenga una carga electrica neta. El cabezal de pulverizacion puede incluir ademas un electrodo anular, y un segundo terminal de la fuente de tension puede conectarse electricamente al electrodo anular.

Un segundo terminal de la fuente de tension puede conectarse electricamente a una tierra electrica. Las gotas pueden formarse a partir de una solucion lfquida en la superficie adyacente al capilar, lo que provoca que las gotas tengan una carga electrica neta. El metodo puede comprender ademas permitir que el solvente de las gotas se evapore al menos parcialmente, en donde la carga electrica neta de las gotas hace que la solucion lfquida contenida dentro de las gotas tenga una concentracion de iones diferente a la solucion lfquida contenida dentro del cabezal de pulverizacion despues de al menos la evaporacion parcial del solvente. La diferencia en la concentracion de iones entre la solucion lfquida contenida dentro de las gotas y la solucion lfquida contenida dentro del cabezal de pulverizacion puede hacer que las unidades estructurales en las gotas sean sustancialmente mas reactivas que las unidades estructurales contenidas dentro del cabezal de pulverizacion. La formacion de la estructura de material puede comprender la polimerizacion de las unidades estructurales, en donde la polimerizacion ocurre directamente en o adyacente a la superficie del sustrato.

La formacion del recubrimiento puede comprender la polimerizacion de las unidades estructurales, en donde la polimerizacion ocurre directamente en o adyacente a la superficie del sustrato. Las unidades estructurales pueden ser moleculas monofuncionales, y formar el recubrimiento puede comprender formar un recubrimiento sustancialmente monocapa de las moleculas monofuncionales. La formacion del recubrimiento puede comprender ademas hacer que una pluralidad de moleculas monofuncionales formen cada una un enlace covalente a un sitio de enlace en la superficie del sustrato. El metodo puede incluir ademas permitir que el solvente de las gotas se evapore al menos parcialmente, en donde la carga electrica neta de las gotas hace que la solucion lfquida contenida dentro de las gotas tenga una concentracion de iones diferente a la solucion lfquida contenida dentro del cabezal de pulverizacion despues de al menos la evaporacion parcial del solvente. La diferencia en la concentracion de iones entre la solucion lfquida contenida dentro de las gotas y la solucion lfquida contenida dentro del cabezal de pulverizacion puede hacer que las unidades estructurales en las gotas se encuentren en un estado sustancialmente mas no equilibrado que las unidades estructurales contenidas dentro del cabezal de pulverizacion.

El sustrato puede ser comestible para los seres humanos, y el recubrimiento puede ser un recubrimiento comestible. La solucion lfquida dentro del yacimiento puede configurarse de manera que las unidades estructurales en el soluto dentro del yacimiento esten en un estado sustancialmente de equilibrio, de manera que no se unan sustancialmente entre s f La formacion de las gotas y la causa de que las gotas tengan una carga electrica neta puede dar como resultado que las gotas se encuentren en un estado mas alejado del equilibrio que el estado de la solucion contenida dentro del yacimiento, permitiendo que las unidades estructurales en las gotas formen enlaces covalentes entre sf o con el sustrato. El dispositivo dispensador puede comprender un capilar.

La concentracion de iones de la solucion lfquida despues de al menos la evaporacion parcial del solvente en las gotas puede estar dentro de un intervalo que sea suficiente para catalizar el enlace covalente de las unidades estructurales adyacentes a las gotas en la superficie del sustrato. La catalizacion del enlace covalente puede comprender catalizar la polimerizacion de las unidades estructurales para formar una estructura de material polimerico sobre la superficie del sustrato. La catalizacion del enlace covalente puede comprender ademas catalizar la formacion de enlaces covalentes entre al menos algunas de las unidades estructurales de la estructura de material polimerico y la superficie del sustrato. La estructura de material polimerico puede ser un recubrimiento protector que rodea el sustrato. El metodo puede comprender ademas pulverizar las gotas sobre un sustrato, en donde las gotas sirven para desinfectar el sustrato. El sustrato puede comprender equipo agncola, productos agncolas, o equipo medico.

La estructura de material puede comprender un polfmero formado por las unidades estructurales. El ensamble puede comprender ademas un sustrato que se configura para recibir las gotas, en donde el sustrato es comestible por los seres humanos, y la estructura de material comprende un recubrimiento comestible. Al menos algunas de las unidades estructurales del recubrimiento comestible pueden enlazarse covalentemente a una superficie del sustrato.

Los detalles de una o mas implementaciones de la invencion se exponen en los dibujos acompanantes y en la descripcion a continuacion. Otras caractensticas y ventajas de la invencion seran evidentes a partir de la descripcion y los dibujos, y a partir de las reivindicaciones.

Descripcion de los dibujos

Las Figuras 1 y 2 son vistas laterales de un sistema de deposicion para un recubrimiento.

La Figura 3 es una representacion esquematica de una reaccion qmmica que conduce a la formacion de un recubrimiento.

La Figura 4 es una vista lateral de otro sistema de deposicion para un recubrimiento.

Los sfmbolos de referencia similares en los diversos dibujos indican elementos similares.

Descripcion detallada

En la presente descripcion se describen metodos y aparatos para depositar un material o aplicar un recubrimiento a un sustrato. El material o recubrimiento depositado se forma a partir de una solucion en un yacimiento, la solucion incluye un solvente que contiene un soluto de monomeros y/u oligomeros del material a recubrir o depositar sobre el sustrato. Mientras estan en el solvente, los monomeros y/u oligomeros del soluto estan en un estado no reactivo, o en un estado de baja reactividad, de manera que no se enlazan sustancialmente entre sf y/o con otros constituyentes de la solucion. Luego, se forman pequenas gotas de la solucion y se dirigen hacia la superficie a recubrir. Como se describe con mas detalle a continuacion, los metodos por los cuales se forman las gotas hacen que los monomeros/oligomeros en las gotas se vuelvan reactivos, o se vuelvan sustancialmente mas reactivos de lo que eran en la solucion antes de la formacion de las gotas. Asf, cuando las gotas alcanzan la superficie del sustrato, a medida que el solvente se evapora (aumentando la concentracion de monomero/oligomero dentro de las gotas), los monomeros/oligomeros activados se enlazan covalentemente directamente con superficie del substrato o con las porciones previamente depositadas (es decir, unidades de monomero/oligomero depositadas previamente) del recubrimiento. De esta manera, el recubrimiento "crece" sobre la superficie del sustrato.

Como se usa en la presente descripcion, el termino "sustrato" se refiere a cualquier objeto o material al que se dirigen las gotas reactivas descritas en la presente descripcion y sobre el cual se forma un recubrimiento resultante o se deposita un material. Aunque en muchas aplicaciones los recubrimientos se forman sobre toda la superficie exterior del sustrato, en algunas aplicaciones los recubrimientos pueden no cubrirtoda la superficie externa o pueden incluir aberturas o regiones porosas que exponen una porcion de la superficie externa del sustrato.

En algunas implementaciones, el sustrato es comestible por los seres humanos, y el recubrimiento es un recubrimiento comestible. El recubrimiento evita o suprime la perdida de agua del sustrato mediante la evaporacion a traves de la superficie del sustrato (o del area del tallo), asf como tambien la oxidacion a traves de la reaccion con el gas de oxfgeno que se ha difundido en el sustrato y, ademas, retrasa la liberacion de otros volatiles, afsla el producto, y tambien puede ayudar a prevenir la abrasion de la superficie. Los ejemplos de sustratos comestibles incluyen frutas, verduras, productos, semillas, nueces, carne de res, pollo, y mariscos.

En algunas implementaciones, el recubrimiento se forma como o incluye un material organico, mientras que en otras implementaciones el recubrimiento se forma como o incluye un material inorganico. En otras implementaciones, el recubrimiento se forma de o incluye tanto material organico como inorganico. El sustrato puede ser una planta, tal como una flor recolectada, y el recubrimiento puede ser un recubrimiento no toxico que sirve para aumentar la vida util de la planta y prevenir el deterioro.

Con referencia ahora a la Figura 1, se usa un cabezal de pulverizacion 100 para formar gotas reactivas 122 de solucion y dirigirlas hacia el sustrato 112. Tal como se usa en la presente descripcion, el termino "cabezal de pulverizacion" se refiere generalmente a cualquier recipiente o contenedor que es capaz de contener una solucion, la solucion es un lfquido o fluido, y que hace que se formen y dirijan gotas de la solucion (por ejemplo, "pulverizadas") en una o mas direcciones deseadas. El cabezal de pulverizacion 100 incluye un yacimiento 102 que tiene un dispositivo dispensador tal como un capilar 104 en un extremo. La seccion transversal del capilar 104 puede ser circular, cuadrada, rectangular, ovalada, o de cualquier forma arbitraria. Las paredes 105 del capilar 104 son metalicas o de cualquier otra manera formadas de un material electricamente conductor, mientras que las paredes 103 del resto del yacimiento 102 se forman por un material electricamente aislante, tal como plastico o cualquier otro material aislante suficientemente ngido.

Los materiales de los cuales se forman las paredes del yacimiento 102 y el capilar 104 son qmmicamente inertes y no deben reaccionar con la solucion 118 contenida dentro del yacimiento. El cabezal de pulverizacion 100 incluye opcionalmente un electrodo anular 108, que tambien es metalico o electricamente conductor. El capilar 104 y el electrodo anular 108 se configuran de manera que sus respectivos diametros internos promedio son ajustables. El diametro interno promedio del capilar 104 esta tfpicamente entre aproximadamente 10 micras y 1 metro, y el diametro interno promedio del electrodo anular 108 esta tfpicamente entre aproximadamente 10 micras y 1 metro. El electrodo anular 108 esta tfpicamente centrado sustancialmente alrededor de la punta 106 del capilar 104, de manera que el capilar 104 y el electrodo anular 108 pueden estar sustancialmente alineados coaxialmente. El cabezal de pulverizacion 100 puede configurarse de manera que la separacion entre el electrodo anular 108 y la punta 106 del capilar 104 sea ajustable. Tfpicamente, la separacion entre el electrodo anular 108 y la punta 106 del capilar 104 esta entre aproximadamente 10 micras y 10 centfmetros.

Aun con referencia a la Figura 1, las paredes del capilar 104 y el electrodo anular 108 se mantienen a un potencial electrico diferente mediante un suministro de tension 110 cuya tension de salida puede variar. Como se usa en la presente descripcion, una "fuente de tension" se refiere a un dispositivo o sistema que incluye dos salidas y genera una diferencia de potencial electrico entre las dos salidas. Algunos ejemplos de fuentes de tension incluyen batenas, fuentes de energfa de tension variable, generadores fotovoltaicos o termoelectricos, generadores de gas o diesel, y generadores Kelvin. Un terminal de la fuente de tension 110 se conecta electricamente a las paredes del capilar 104, por ejemplo, con un cable conductor 114, y el terminal opuesto de la fuente de tension 110 se conecta electricamente al electrodo anular 108, por ejemplo, con otro cable conductor 116.

Como tambien se muestra en la Figura 1, el yacimiento 102 esta lleno, o al menos parcialmente lleno, con una solucion que incluye un solvente 118 que contiene un soluto 120 compuesto de monomeros y/u oligomeros del material que se depositara sobre la superficie del sustrato 112. La presion dentro del yacimiento 102 se mantiene opcionalmente mediante una bomba externa 124.

Como se describio anteriormente, el soluto 120 incluye monomeros y/u oligomeros del material a depositar sobre la superficie del sustrato 112. Los monomeros u oligomeros pueden ser, por ejemplo, acidos grasos de cadena corta que poseen tanto una funcionalidad carboxilo como una funcionalidad hidroxilo en o cerca de los extremos opuestos de una cadena de hidrocarburo saturada o insaturada, que puede contener opcionalmente componentes qrnmicos adicionales (por ejemplo, epoxidos, hidroxilos, gliceroles, etcetera). Los monomeros tambien pueden incluir grupos salientes enlazados a una o mas de las funcionalidades monomericas, que pueden incluirse para influir en la cinetica de la reaccion y/o alterar la solubilidad del monomero. El solvente 118 puede ser cualquier solvente organico o inorganico que solvata o al menos parcialmente solvata los monomeros/oligomeros que se bombean al yacimiento 102. El solvente 118 puede ser cualquier solvente polar, no polar, protico, o aprotico, incluyendo cualquiera de sus combinaciones. Ejemplos de solventes que pueden usarse incluyen agua, metanol, etanol, acetona, isopropanol (es decir, alcohol isopropflico), o sus combinaciones.

Durante el tiempo que la solucion esta contenida dentro del yacimiento, la solucion se configura de manera que los monomeros/oligomeros en el soluto 120 esten en un estado no reactivo, o en un estado de baja reactividad, de manera que no se enlacen sustancialmente entre sf y/o con otros constituyentes de la solucion. Por ejemplo, para algunas composiciones de soluto de monomero/oligomero, el pH de la solucion es suficientemente bajo (es decir, la solucion es lo suficientemente acida) para catalizar reacciones que dan como resultado un enlace covalente de los monomeros/oligomeros entre sf o con el sustrato. Cuando se usan estas composiciones de soluto de monomero/oligomero, la solucion se configura de manera que mientras esta contenida dentro del yacimiento, su pH es suficientemente alto (es decir, la solucion es suficientemente neutra/basica) de manera que los monomeros/oligomeros en el soluto no se enlazan sustancialmente entre sf y/o con otros constituyentes de la solucion. Para otras composiciones de soluto de monomero/oligomero, el pH de la solucion es suficientemente alto (es decir, la solucion es suficientemente neutra/basica) para catalizar las reacciones. Cuando se usan estas otras composiciones de soluto de monomero/oligomero, la solucion se configura de manera que mientras esta contenida dentro del yacimiento, su pH es suficientemente bajo (es decir, la solucion es suficientemente neutra/acida) de manera que los monomeros/oligomeros en el soluto no se enlacen sustancialmente entre sf y/o con otros constituyentes de la solucion.

En vista de la configuracion de la solucion descrita anteriormente, sin activar los monomeros/oligomeros de manera que esten en un estado mas reactivo, los monomeros/oligomeros senan incapaces de formar o es poco probable que formen enlaces covalentes con el sustrato 112 y/o entre sf cuando se aplican al sustrato, y por lo tanto no pueden formar un recubrimiento 113 que sea lo suficientemente protector. En el caso de que el pH de la solucion este por encima del valor mmimo requerido para catalizar una reaccion, agregar un acido a la solucion puede activar los monomeros/oligomeros y colocarlos en un estado mas reactivo, de manera que posteriormente sean capaces de formar covalentes se adhiere al sustrato 112 y/o entre s f Sin embargo, tal proceso es indeseable en muchas aplicaciones. Por ejemplo, en la conservacion del producto despues de la cosecha, el uso de ciertos acidos fuertes esta prohibido en los aditivos alimentarios, ya que tal proceso puede hacer que el producto se clasifique como inseguro para el consumo humano. Ademas, una vez que el soluto esta en un estado mas reactivo, los monomeros/oligomeros comienzan a enlazarse indiscriminadamente entre sf y se polimerizan antes de colocarlos en la superficie del sustrato 112, lo que puede degradar las propiedades del recubrimiento resultante 113, o el resultado en que las propiedades del recubrimiento 113 sean menos controlables, como se describe con mas detalle a continuacion. De manera similar, en el caso donde el pH de la solucion este por debajo del valor mmimo requerido para catalizar las reacciones, agregar una base a la solucion puede activar los monomeros/oligomeros y colocarlos en un estado mas reactivo, de manera que sean, posteriormente, capaces de formar enlaces covalentes con el sustrato 112. Sin embargo, tambien persisten las preocupaciones y complicaciones similares al caso descrito anteriormente en el que se agrega un acido a la solucion.

Refiriendose nuevamente a la Figura 1, para formar un recubrimiento 113 sobre el sustrato 112, la porcion del substrato 112 que se recubre puede centrarse sustancialmente alrededor de la punta 106 del capilar 104 y mantenerse a una distancia controlable del electrodo anular 108, y la fuente de tension 110 aplica una tension entre el electrodo anular 108 y el capilar 104. La distancia entre la superficie del sustrato 112 que se recubre y el electrodo anular 108 puede fijarse o variar durante el proceso de deposicion. Las gotas 122 del solvente 118 y el soluto 120 se forman y se dirigen hacia el sustrato 112, como se muestra.

Las gotas 122 se forman al aplicar una tension entre el electrodo anular 108 y el capilar 104, dando como resultado una acumulacion neta de carga electrica a lo largo de la superficie de la solucion adyacente a la punta 106 del capilar 104. La polaridad de la carga (es decir, si es positiva o negativa) se determina por la polaridad de la tension aplicada. Los efectos de tension superficial, en combinacion con la carga inducida en la superficie de la solucion en la punta del capilar, dan como resultado la formacion de gotas 122. El tamano de la gota y la velocidad de formacion pueden controlarse al ajustar uno o mas de los siguientes: (1) la tension y/o la salida de corriente por la fuente de tension 110 (ajustando de esta manera la resistencia del campo electrico y la densidad de carga en la superficie de la solucion); (2) la velocidad de rotacion o la energfa de la bomba 124 (ajustando de esta manera la presion dentro del yacimiento 102); (3) el radio promedio del capilar 104; (4) el radio promedio del electrodo anular 108; (5) la tension superficial del solvente 118; y/o (6) la temperatura o conductividad de la solucion.

Como resultado del campo electrico aplicado y la acumulacion de carga resultante en la superficie de la solucion, que hace que se formen las gotas 122, las gotas poseen un exceso de carga positiva o negativa. A medida que el solvente se evapora de la gota cargada 122, la carga en la gota conduce a una mayor o menor concentracion de iones dentro de la gota. Por ejemplo, en el caso donde la gota esta cargada positivamente y el ion es un cation de hidrogeno, la concentracion del cation de hidrogeno en la gota aumenta, dando como resultado un aumento de la acidez de la gota. Alternativamente, en el caso en que la gota esta cargada negativamente y el ion es hidroxido, la concentracion del ion hidroxido en la gota aumenta, dando como resultado una mayor basicidad de la gota. Este cambio en la concentracion de iones conduce a la formacion de intermedios de reaccion y hace que el soluto de monomero/oligomero 120 dentro de la gota se encuentre en un estado de no equilibrio y, por lo tanto, mas altamente reactivo. En consecuencia, cuando la gota 122 golpea la superficie del sustrato 112 y el solvente 118 se evapora (o mientras se evapora), los monomeros/oligomeros estan en un estado activado, de no equilibrio, y forman enlaces covalentes directamente con la superficie del sustrato 112 o las porciones previamente depositadas (es decir, unidades de monomero/oligomero previamente depositadas) del recubrimiento 113, en un intento de llevar el sistema a un estado mas cercano al equilibrio. El proceso por el cual las unidades de monomero/oligomero forman enlaces covalentes con la superficie del sustrato se denomina comunmente injerto superficial.

En algunas implementaciones, se agregan aditivos tales como surfactantes, acidos, o sales al solvente 118 para ajustar la tension superficial o la conductividad del solvente y de esta manera ajustar el tamano y la velocidad de formacion de las gotas 122. En otras implementaciones, se agregan acidos debiles, iones, o moleculas no reactivas a la solucion para controlar o ajustar las propiedades de la pelmula o del recubrimiento resultante 113. En otras implementaciones, la solucion contiene estabilizadores de pH o modificadores. En otras implementaciones, la solucion incluye materiales adicionales que tambien se transportan a la superficie del sustrato 112 en gotas (o se depositan por separado) 122 y posteriormente se encapsulan por el recubrimiento 113, es decir, el recubrimiento 113 se forma al menos parcialmente en el material adicional. Los ejemplos de tales materiales adicionales incluyen celulas, senales biologicas, vitaminas, minerales, pigmentos, aromas, enzimas, catalizadores, y medicamentos de liberacion prolongada. Los materiales adicionales pueden ser materiales no reactivos, pueden ser reactivos tanto con el recubrimiento 113 como con la superficie del sustrato 112, pueden ser reactivos con la superficie del substrato 112 pero no con el recubrimiento 113, o pueden ser reactivos con el recubrimiento 113 pero no con la superficie del sustrato 112.

En algunas implementaciones, las reacciones de oxidacion o reduccion tienen lugar en las gotas en la solucion, mientras que las gotas estan en o cerca del cabezal de pulverizacion, formando intermedios reactivos o conduciendo a la formacion de nuevos compuestos que posteriormente reaccionan con el sustrato. Por ejemplo, a medida que el solvente se evapora de la gota cargada 122 antes de que la gota alcance la superficie del sustrato, las concentraciones de iones en la gota aumentan o disminuyen, y el estado de la solucion en la gota cambia aun mas hacia el no equilibrio con relacion a la solucion en el yacimiento. Esto impulsa la formacion de intermedios reactivos o nuevos compuestos, ya que la formacion de estos intermedios reactivos o nuevos compuestos representa un nuevo estado de equilibrio dentro de las gotas. Un ejemplo de esto podna incluir la formacion de derivados reactivos de funcionalidades de acido carboxflico tales como haluros de acilo (por ejemplo, cloruro de acilo) que reaccionan con alcoholes o aminas para formar esteres de aminas. Otros ejemplos de intermedios reactivos incluyen la formacion de carbocation bajo altas concentraciones de cation de hidrogeno dentro de las gotas. En otras implementaciones, el intermedio reactivo es una sal.

Para muchas aplicaciones, es conveniente que el pH de la solucion este muy cerca del umbral requerido para activar los monomeros/oligomeros en el soluto 120 mientras que la solucion esta contenida en el yacimiento 102, antes de la formacion de gotas. Esto se debe a que el cambio en el pH despues de la formacion de gotas puede ser pequeno, por lo que si el pH de la solucion antes de la formacion de gotas no es lo suficientemente cercano al valor umbral, el cambio en el pH despues de la formacion de gotas puede no ser adecuado para catalizar ciertos tipos de reacciones de polimerizacion. Por ejemplo, si se requiere un pH mmimo para activar los monomeros/oligomeros y catalizar las reacciones, el pH de la solucion puede estar ligeramente por debajo de este valor de pH umbral mmimo (es decir, entre 0,5 y 0,999 veces el valor de pH umbral). Si se requiere un pH por debajo de algun valor maximo para activar los monomeros/oligomeros y catalizar las reacciones, el pH de la solucion puede ser ligeramente mayor que este valor de pH umbral maximo (es decir, entre 1,001 y 2 veces el valor de pH umbral). Por ejemplo, si un pH inferior a 5 es optimo para catalizar reacciones, el pH de la solucion antes de la formacion de gotas puede estar entre aproximadamente 5,1 y 8. En algunas aplicaciones donde se requiere un pH mmimo para activar los monomeros/oligomeros y catalizar una reaccion, el pH de la solucion antes de la formacion de gotas puede ser menor que 0,9 veces o menor que 0,8 veces este valor umbral mmimo. En algunas aplicaciones donde el pH requerido para activar los monomeros/oligomeros y catalizar la reaccion debe estar por debajo de algun valor de pH umbral maximo, el pH de la solucion antes de la formacion de gotas puede ser mayor que 1,1 veces o mayor que 1,3 veces este valor maximo de pH umbral.

El pH de la solucion mientras esta contenido en el yacimiento 102 puede ajustarse mediante la adicion de acidos o bases a la solucion, ya sea antes o despues de que se coloque en el yacimiento. Por lo tanto, aunque la solucion puede estar libre de acidos y bases fuertes, en algunos casos pueden agregarse o incluirse cantidades razonables de acidos y bases en la solucion para ajustar mejor el pH de la solucion. La capacidad de modificar externamente el pH de la solucion con la aplicacion de un campo externo permite que las moleculas con valores de constante de disociacion acida (pKa) muy altos (por ejemplo, por encima de 15,5) se agreguen a la solucion en el yacimiento sin catalizar sustancialmente las reacciones dentro del yacimiento antes de la formacion de gotas, mientras que aun se permiten reacciones en la superficie del sustrato despues de que las gotas inciden sobre el sustrato.

Con referencia ahora a la Figura 2, se muestra una configuracion alternativa para un cabezal de pulverizacion 200. El cabezal de pulverizacion 200 de la Figura 2 es similar al cabezal de pulverizacion 100 de la Figura 1, excepto que no es necesario incluir el electrodo anular 108 que se muestra en la Figura 1 (aunque opcionalmente aun puede incluirse). En cambio, en el cabezal de pulverizacion 200, un terminal de la fuente de tension 110 se conecta electricamente a las paredes 105 del capilar 104, por ejemplo con un cable conductor 114, y el terminal opuesto de la fuente de tension 110 se conecta electricamente a una fuente de carga 208. La fuente de carga 208 puede ser, por ejemplo, una conexion a tierra electrica o a un plano de tension de DC. La fuente de carga 208 suministra/disipa la carga electrica hacia/desde el capilar 104 cuando la fuente de tension 110 aplica una tension. De manera similar al caso del cabezal de pulverizacion 100, la tension aplicada entre el capilar 104 y la fuente de carga 208 da como resultado una acumulacion neta de carga electrica a lo largo de la superficie de la solucion adyacente a la punta 106 del capilar 104. La polaridad de la carga (es decir, si es positiva o negativa) se determina por la polaridad de la tension aplicada. Los efectos de la tension superficial de los capilares, en combinacion con la carga en la superficie de la solucion en la punta del capilar 104, dan como resultado la formacion de las gotas 122. Este modo de operacion para el cabezal de pulverizacion se conoce como modo de conduccion, mientras que el modo de operacion en el que se aplica la tension entre el capilar 104 y un electrodo anular 108 (como en la Figura 1) se conoce como modo de induccion.

En algunas implementaciones, los monomeras/oligomeras del soluto 120 son moleculas bifuncionales o polifuncionales. Una molecula bifuncional o polifuncional es una que incluye dos sitios de enlace (en el caso de bifuncional) o multiples (en el caso de polifuncional) para formar enlaces covalentes con otros atomos o moleculas. Como tales, cada una de las moleculas bifuncionales y polifuncionales es capaz de formar enlaces covalentes con muchos otros atomos o moleculas. Cuando se implementan moleculas bifuncionales/polifuncionales como los monomeros/oligomeros del soluto 120, el recubrimiento 113 se forma como sigue. Algunos otodos de los primeros monomeros/oligomeros reactivos que alcanzan la superficie del sustrato 112 forman enlaces covalentes con el sustrato en un sitio de enlace en la superficie del sustrato (suponiendo que la superficie del sustrato este compuesta de un material capaz de reaccionar con el intermedio reactivo incidente). Debido a que cada uno de los monomeros/oligomeros incluye multiples sitios de enlace, los monomeros/oligomeros subsiguientes forman un enlace covalente ya sea con el sustrato 112 en un sitio de enlace no ocupado en la superficie del sustrato, o con un sitio de enlace no ocupado de uno de los monomeros/oligomeros ya enlazados. De esta manera, un recubrimiento de pelfcula polimerica se "hace crecer" sobre la superficie del sustrato, donde un numero sustancial de las unidades de monomero/oligomero del recubrimiento 113 se enlazan covalentemente a una o mas moleculas vecinas, ytodo el recubrimiento 113 esta estrechamente enlazado a la superficie del sustrato 112.

Los recubrimientos formados por la reaccion de polimerizacion descrita anteriormente pueden tener una alta integridad estructural y una permeabilidad muy baja, lo que los hace ideales para reducir la perdida de agua y la oxidacion en productos y otros productos comestibles, al mismo tiempo que ayudan a prevenir la abrasion de la superficie. Debido a que los acidos fuertes no se usan para catalizar las reacciones de eliminacion durante el proceso de crecimiento del recubrimiento, los recubrimientos pueden ser comestibles y seguros de consumir. Por lo tanto, en algunas aplicaciones donde los recubrimientos se aplican a productos comestibles, los recubrimientos pueden permitir el transporte prolongado de los productos comestibles sin o con una necesidad reducida de refrigeracion, y los recubrimientos pueden consumirse de manera segura junto con los productos comestibles.

Varias propiedades de los recubrimientos formados por la reaccion de polimerizacion descrita anteriormente pueden mejorarse al ajustar varios parametros del precursor de deposicion, asf como tambien los parametros de los componentes del cabezal de pulverizacion 100. Por ejemplo, la velocidad de maduracion de la fruta y la produccion despues de la cosecha puede mejorarse al ajustar la densidad de reticulacion del recubrimiento de poifmero, su grosor, y/o su composicion. Los recubrimientos de polfmeros que crecen a partir de unidades monomericas bifuncionales o polifuncionales tienden a tener mayores densidades de reticulacion que los cultivados a partir de unidades de oligomeros bifuncionales o polifuncionales (por ejemplo, dfmeros, tnmeros, tetrameros, polfmeros, etcetera), lo que resulta de esta manera en velocidades mas lentas de maduracion, transpiracion, y/o senescencia. Por lo tanto, cuando se desean velocidades de maduracion lentas, pueden usarse solutos formados por unidades monomericas, mientras que si se desean velocidades de maduracion mas rapidas, pueden usarse solutos formados por unidades oligomericas.

Cuando se usan unidades monomericas, la densidad de reticulacion puede disminuirse ligeramente permitiendo que algunos de los monomeros reaccionen entre sf y formen cadenas de oligomeros antes de reaccionar en la superficie del sustrato 112. Por ejemplo, en gotas mas grandes 122 (o en concentraciones de yacimiento mas altas) que contienen un mayor numero de unidades monomericas, existe una mayor probabilidad de que los monomeros se enlacen entre sf para formar unidades oligomericas antes de reaccionar con la superficie del sustrato 112. Por lo tanto, gotas mas grandes, mayores concentraciones de monomeros en la solucion dentro del yacimiento, asf como tambien una mayor separacion entre la punta 106 del capilar 104 y el sustrato 112, tienden a conducir a densidades de reticulacion mas bajas.

Ademas, debido a que el solvente en las gotas 122 se evapora mientras las gotas viajan entre el cabezal de pulverizacion y el sustrato, la concentracion del soluto que incide en la superficie del sustrato 112 puede mejorarse al ajustar tanto el tamano de las gotas como la distancia que las gotas viajan por el aire. Como se describio anteriormente, el tamano de la gota y la velocidad de formacion pueden controlarse al ajustar la tension que sale de la fuente de tension 110 (ajustando de esta manera la resistencia del campo electrico), la velocidad de rotacion de la bomba 124 (ajustando de esta manera la presion dentro del yacimiento 102), el radio promedio del capilar 104, el radio promedio del electrodo anular 108, y/o la tension superficial, la conductividad, o la temperatura del solvente 118.

En algunas implementaciones, los monomeros/oligomeros del soluto 120 son moleculas monofuncionales. Una molecula monofuncional es una que solo incluye un sitio de enlace unico para formar un enlace covalente con otro atomo o molecula. Como tal, una vez que una molecula monofuncional ha formado un enlace covalente con otro atomo o molecula, no participara en otras reacciones. Cuando los monomeros/oligomeros del soluto 120 son moleculas monofuncionales, despues de ser transportadas a la superficie del sustrato 112 en una gota cargada 122, las moleculas monofuncionales reactivas forman cada una un enlace covalente con un sitio de enlace en la superficie del sustrato 112, despues de lo cual no pueden participar en otras reacciones. A medida que los monomeros/oligomeros monofuncionales mas reactivos se transportan a la superficie del sustrato 112, se enlazan covalentemente con los sitios de enlace de la superficie del sustrato hasta que todos los sitios de enlace estan ocupados. Por lo tanto, el recubrimiento resultante esta compuesto por una monocapa de los constituyentes monomero/oligomero, en lugar de ser una pelfcula de polfmero. Tales pelfculas son tipicamente mas permeables que las pelfculas formadas por las reacciones de polimerizacion descritas anteriormente, lo que las hace ideales para aplicaciones donde es conveniente una maduracion mas rapida. Adicionalmente, estas pelfculas de monocapa requieren tipicamente cantidades mas pequenas de solucion precursora y pueden formarse en un tiempo mas corto que las pelmulas de poKmeros descritas anteriormente, lo que resulta en un costo reducido en comparacion con el costo de crear las pelmulas de polfmeros. La inclusion de tales unidades monofuncionales en el proceso de deposicion tambien puede usarse para controlar la densidad de reticulacion de monomeros/oligomeros bifuncionales/polifuncionales depositados al reducir el numero efectivo de unidades funcionales capaces de enlazarse covalentemente, ya que la reaccion con unidades monofuncionales reduce el numero de enlaces de injertos disponibles para los monomeros/oligomeros recien depositados.

La Figura 3 es una representacion esquematica de un ejemplo de reaccion qmmica que conduce a la formacion de los recubrimientos organicos descritos anteriormente. En este ejemplo, el sustrato o el material previamente depositado es una cadena de poliester lineal representada por la formula 310 en la Figura 3. Esta cadena de polfmero se enlaza covalentemente por enlaces ester y es polifuncional, conteniendo una funcionalidad de acido carboxflico y funcionalidades hidroxilo n+1. La adicion de una cadena de acido graso hidroxi polifuncional (se muestra en la formula 320) en presencia de un catalizador acido da como resultado la formacion de un enlace ester entre el grupo hidroxilo de la cadena de poliester lineal y el grupo acido carboxflico del acido hidroxi graso polifuncional a traves de una reaccion de eliminacion en la que el agua es el subproducto (se muestra en la formula 330).

Aunque las Figuras 1 y 2 ilustran cada una un unico cabezal de pulverizacion 100 o 200 que se usa para aplicar un recubrimiento 113 a un sustrato 112, una pluralidad de cabezales de pulverizacion (es decir, al menos 2, como se muestra en la Figura 4), al menos 3, o al menos pueden usarse 4 cabezales de pulverizacion que se configuran en una serie (no se muestra) para aplicar el recubrimiento 113. En este caso, los monomeros/oligomeros en las gotas activadas de cada cabezal de pulverizacion 400 pueden reaccionar con y formar enlaces covalentes con el sustrato 112 y con otras unidades de monomero/oligomero activadas de cualquiera de los cabezales de pulverizacion 400 en la serie. Mientras que en algunos casos la composicion de la solucion en cada uno de los cabezales de pulverizacion es similar o sustancialmente igual, en otros casos las composiciones de la solucion en diferentes cabezales de pulverizacion de la serie pueden ser diferentes. En comparacion con el uso de un solo cabezal de pulverizacion, una serie de este tipo puede reducir el tiempo requerido para recubrir un sustrato y puede permitir la produccion a gran escala de los recubrimientos 113, como se describe en la presente descripcion.

Ademas de formar recubrimientos que rodean o al menos parcialmente rodean a un sustrato, los cabezales de pulverizacion de las Figuras 1, 2, y 4, junto con los metodos asociados descritos en la presente descripcion, tambien pueden usarse para formar otros tipos de estructuras de material. Por ejemplo, las unidades de monomero/oligomero pueden usarse como "tinta" en sistemas de impresion tridimensionales. Es decir, puede construirse una estructura de material tridimensional a partir de unidades de monomero/oligomero entregadas a un sustrato mediante el uso de los sistemas y metodos descritos anteriormente. Tales estructuras polimericas tridimensionales impresas pueden ser muy baratas de fabricar y pueden tener un grado de integridad estructural que puede modificarse in situ debido a la capacidad de formar y controlar la densidad de los enlaces covalentes estrechos formados entre las unidades de monomero/oligomero adyacentes. En esta solicitud, las unidades de monomero/oligomero pueden ser reactivas entre sf, pero no con el sustrato sobre el que se depositan, de manera que la estructura tridimensional impresa resultante puede separarse facilmente del sustrato.

Alternativamente, las unidades de monomero/oligomero pueden ser reactivas entre sf y tambien con el sustrato sobre el que se depositan, de manera que la estructura tridimensional impresa se forma como una extension del sustrato. Un ejemplo de una aplicacion de este tipo incluye imprimir la banda de rodadura directamente sobre un neumatico (como una bicicleta o un neumatico de automovil hecho de un material adecuado), donde el neumatico es suave antes de la impresion de la banda de rodadura pero incluye un dibujo de la banda de rodadura despues de la impresion del patron. Como otro ejemplo, las estructuras impresas pueden usarse como andamios para materiales biologicos tales como celulas o protemas. En este ejemplo, las unidades de monomeros biocompatibles pueden depositarse capa por capa o "imprimir" en una forma deseada que luego puede servir como un andamio para el crecimiento celular. Esta tecnica tiene la ventaja anadida de que durante la deposicion, las secuencias peptfdicas, las protemas u otras moleculas de senalizacion biologica pueden enlazarse covalentemente a posiciones espedficas del andamio, permitiendo asf el crecimiento celular dirigido en el andamio.

En otra variacion mas de los sistemas y metodos descritos en la presente descripcion, la solucion en el yacimiento del cabezal de pulverizacion no contiene moleculas de soluto que sean capaces de experimentar reacciones de polimerizacion. En su lugar, la solucion puede contener solo moleculas solventes, iones, acidos, y/u otras moleculas altamente no polimerizables. En esta variacion, las gotas que se forman no contienen unidades de monomero/oligomero. El campo generado por la fuente de tension y la carga asociada de las gotas puede cambiar la concentracion de iones o la acidez o basicidad de la solucion en las gotas, en comparacion con la solucion en el yacimiento antes de la formacion de las gotas. Cuando las gotas se dirigen hacia un sustrato, pueden catalizar reacciones (por ejemplo, polimerizacion o despolimerizacion) entre moleculas que ya estan en el sustrato. Esta variacion alternativa tambien puede usarse para modificar la superficie del sustrato antes de la deposicion del recubrimiento. Es decir, las gotas de solvente acidificadas o basificadas sin ningun soluto de monomero/oligomero pueden aplicarse primero al sustrato para modificar la superficie del sustrato, seguido de la aplicacion de gotas que contienen solvente y soluto de monomero/oligomero para formar un recubrimiento u otra estructura tridimensional. Alternativamente, tal proceso podna usarse para desinfectar equipos agncolas, producir superficies, o equipos medicos, por ejemplo, sin el uso de qmmicos mas toxicos.

Los metodos descritos en la presente descripcion permiten la formacion de gotas cargadas de composiciones de solvente/soluto controlables y concentraciones con un nivel controlable de acidez o pH o la formacion de intermedios reactivos alternativos (por ejemplo, haluros de acilo). En algunas implementaciones, estos metodos proporcionan una tecnica fisicoqmmica mediante la cual se catalizan las reacciones de eliminacion sin la adicion de acidos fuertes. Ademas, los metodos descritos en la presente descripcion pueden permitir el suministro controlable de gotas que contienen monomeros/oligomeros activados que participan en reacciones (por ejemplo, reacciones de eliminacion) una vez que se depositan sobre un sustrato.

Se ha descrito un numero de implementaciones. Sin embargo, debe entenderse que pueden hacerse varias modificaciones sin apartarse del alcance de las tecnicas y dispositivos que se describen en la presente descripcion. Por ejemplo, aunque en las Figuras 1,2, y 4 la solucion se mantiene en el yacimiento de uno o mas cabezales de pulverizacion antes de la formacion de gotas, la solucion puede mantenerse en un yacimiento externo y puede proporcionarse al cabezal de pulverizacion, por ejemplo a traves de un tubo, o por goteo fuera del yacimiento, ya que se necesita una solucion adicional. Adicionalmente, mientras que en las Figuras 1, 2, y 4 las gotas se forman y se hacen reactivas por una tension aplicada entre el capilar y el electrodo anular o una conexion a tierra electrica, pueden implementarse otros metodos para formar gotas activadas o altamente reactivas. Por ejemplo, en lugar de aplicar una tension directamente a o entre porciones del cabezal de pulverizacion, puede crearse un campo electrico externo, y la superficie de la solucion en la que se forman las gotas se coloca dentro del campo electrico. Tambien pueden emplearse otros procesos para ayudar a dirigir las gotas hacia la superficie, por ejemplo, corrientes de aire o campos electricos adicionales. En consecuencia, la invencion se limita solamente por el alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims (15)

Reivindicaciones

1. Metodo para formar una estructura de material a partir de unidades estructurales contenidas dentro de una solucion Kquida en un cabezal de pulverizacion (100), la solucion lfquida incluye un solvente (118) y un soluto (120), el soluto comprende una pluralidad de unidades estructurales, las unidades estructurales incluyen unidades monomericas, unidades de oligomeros, o sus combinaciones, en donde el pH de la solucion en el cabezal de pulverizacion esta en un intervalo que hace que las unidades estructurales dentro del cabezal de pulverizacion (100) esten en un estado no reactivo o en un estado de baja reactividad, el metodo comprende:

formar gotas cargadas electricamente (122) de la solucion lfquida que incluye las unidades estructurales, y pulverizar las gotas sobre un sustrato (112); en donde

la carga electrica neta de las gotas (122) aumenta la reactividad de las unidades estructurales dentro de las gotas (122) con relacion a las unidades estructurales dentro de la solucion lfquida en el cabezal de pulverizacion (100) a medida que las gotas (122) se evaporan, permitiendo de esta manera que las unidades estructurales se enlacen covalentemente entre sf o con el sustrato a una velocidad mayor que antes del aumento de la reactividad y causan que la estructura de material se forme directamente sobre el sustrato (112) a partir de las unidades estructurales dentro de las gotas.

2. Metodo de la reivindicacion 1, en donde el cabezal de pulverizacion incluye un capilar (104) conectado electricamente a un primer terminal de una fuente de tension (110), y la tension proporcionada por la fuente de tension (110) causa una superficie de la solucion lfquida adyacente al capilar (104) paratener una carga electrica neta.

3. Metodo de la reivindicacion 2, en donde las gotas (122) se forman a partir de la solucion lfquida cargada electricamente en la superficie del capilar (104).

4. Metodo de la reivindicacion 2, el cabezal de pulverizacion que incluye ademas un electrodo anular (108), en donde un segundo terminal de la fuente de tension se conecta electricamente al electrodo anular (108).

5. Metodo de la reivindicacion 2, en donde un segundo terminal de la fuente de tension (110) se conecta electricamente a una tierra electrica.

6. Metodo de la reivindicacion 1, en donde a medida que las gotas se evaporan, la carga electrica neta de las gotas (122) hace que la solucion lfquida contenida dentro de las gotas (122) tenga una concentracion de iones diferente a la solucion lfquida contenida dentro del cabezal de pulverizacion (100) despues de al menos la evaporacion parcial del solvente.

7. Metodo de la reivindicacion 6, en donde la diferencia en la concentracion de iones entre la solucion lfquida contenida dentro de las gotas (122) y la solucion lfquida contenida dentro del cabezal de pulverizacion (100) hace que las unidades estructurales en las gotas (122) sean mas reactivas que las unidades estructurales contenidas dentro del cabezal de pulverizacion.

8. Metodo de la reivindicacion 6, en donde la concentracion de iones dentro de las gotas (122) despues de al menos la evaporacion parcial del solvente en las gotas (122) esta dentro de un intervalo que es suficiente para catalizar el enlace covalente de las unidades estructurales en la superficie del sustrato (112).

9. Metodo de la reivindicacion 8, en donde la catalizacion del enlace covalente comprende catalizar la polimerizacion de las unidades estructurales para formar una estructura de material polimerico sobre la superficie del sustrato (112).

10. Metodo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la estructura de material es un recubrimiento comestible (113).

11. Metodo de la reivindicacion 10, en donde el recubrimiento (113) se configura para prevenir o suprimir la perdida o captacion de agua por el sustrato (112), la perdida o captacion volatil por el substrato, la oxidacion a traves de la reaccion con gas de oxfgeno que puede difundirse en el substrato, o abrasion superficial.

12. Metodo de cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en donde la pulverizacion de las gotas (122) sobre el sustrato hace que las gotas desinfecten el substrato.

13. Metodo de cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en donde la estructura de material es un recubrimiento (113), y el recubrimiento se forma sobre una porcion del sustrato (112).

14. Metodo de cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en donde la formacion de la estructura de material comprende la polimerizacion de las unidades estructurales, en donde la polimerizacion se produce directamente en o adyacente a la superficie del sustrato.

15. Metodo de cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en donde las unidades estructurales son moleculas monofuncionales, y formar el recubrimiento comprende formar un recubrimiento de monocapa sustancialmente de las moleculas monofuncionales.