KR101966263B1 - 고압 안정성, 광학 투과도 및 자가 회복 특징을 갖는 미끄러운 표면 - Google Patents

고압 안정성, 광학 투과도 및 자가 회복 특징을 갖는 미끄러운 표면 Download PDF

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조안나 아이젠버그
마이클 아이젠버그
성 훈 강
필석 김
캄 얀 탕
탁 싱 웡
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프레지던트 앤드 펠로우즈 오브 하바드 칼리지
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Abstract

본 개시내용은 자가 회복하는 미끄러운 액체 주입된 다공성 표면(SLIPS)을 생성하는 전략을 기술한다. 본원에서 A 물체(A 고체 또는 A 액체)라 칭하는 광범위한 재료를 반발하는 본원에서 B 액체라 칭하는 윤활 유체를 제자리에 고정하기 위해 조면화된(예를 들면, 다공성) 표면을 사용할 수 있다. SLIPS는 다양한 단순한 및 복잡한 액체(물, 탄화수소, 원유 및 혈액)를 반발하고, 저 접촉각 이력(<2.5°)을 유지하고, 물리적 손상 후 빨리(0.1∼1초 내에) 액체 반발성을 복구하고, 얼음, 미생물 및 곤충 접착에 저항이고, 고압에서(적어도 690atm까지) 기능하는 이의 능력에서 다른 종래의 표면을 능가한다. SLIPS가 유용한 몇몇 예시적인 용도로는 에너지 효율 유체 취급 및 수송, 광학 센싱, 의학 및 자가 세정으로서 및 극도의 환경에서 작동하는 오염 방지 재료를 들 수 있다.

Description

고압 안정성, 광학 투과도 및 자가 회복 특징을 갖는 미끄러운 표면{SLIPPERY SURFACES WITH HIGH PRESSURE STABILITY, OPTICAL TRANSPARENCY, AND SELF-HEALING CHARACTERISTICS}
연방 지원 연구에서의 성명 관련 정부 권한
본 발명은 국립과학재단(National Science Foundation)이 지원하는 허가 DMR-1005022호 하에 정부 지원으로 이루어졌다. 정부는 본 발명에 대해 특정 권한을 갖는다.
관련 출원
본원은 2011년 1월 19일에 출원된 미국 특허 출원 제61/434,217호; 2011년 3월 22일에 출원된 제61/466,352호; 2011년 4월 1일에 출원된 미국 특허 출원 제61/470,973호; 2011년 6월 14일에 출원된 미국 특허 출원 제61/496,883호; 2011년 7월 19일에 출원된 미국 특허 출원 제61/509,488호, 2011년 8월 31일에 출원된 미국 특허 출원 제61/529,734호, 2011년 9월 22일에 출원된 미국 특허 출원 제61/538,100호를 우선권으로 주장하며, 이러한 문헌들의 내용 전문은 본원에 참고로 포함된다.
참고문헌에 의한 포함
본원에 인용된 모든 특허, 특허출원 및 공보는 본원에 기술된 발명의 날짜로부터 당업자에게 공지된 바와 같이 최신 기술을 보다 충실히 기술하기 위해 이들의 전문이 참고문헌으로 포함된다.
본 발명의 분야
본 개시내용은 일반적으로 미끄러운 표면, 이의 형성 방법 및 이의 용도에 관한 것이다.
현재의 액체 반발성 표면의 개발은 동물, 곤충 및 식물의 여러 천연 표면의 자가 세정 능력에 의해 고취되고 있다. 이러한 천연 표면 위의 물방울은 쉽게 굴러 떨어지거나 미끄러져서 이것과 함께 먼지 또는 곤충을 휩쓸어 간다. 발수성 기능은 다수의 이러한 천연 표면 상의 마이크로구조물/나노구조물의 존재에 기인한 것이다. 이러한 관찰은 발수성 직물에서 마찰 저감 표면에 이르는 생체 모방(biomimetic) 발수성 표면의 가능한 용도의 광범위한 스펙트럼으로 인해 이 발수성 표면을 제조하는 데 지난 10여년 동안 막대한 관심을 이끌어냈다.
일 양태에서, 반발성 표면을 갖는 물품은 조면화된 표면을 포함하는 기재; 및 이 조면화된 표면을 습윤시키고 이 표면에 접착하여 안정화된 액체 오버층을 형성하는 윤활 유체를 포함하고, 여기서 상기 액체가 상기 조면화된 표면 위에 액체 상부 표면을 형성하기에 충분한 두께로 상기 조면화된 표면을 커버하고, 상기 윤활 유체가 상기 기재 위에 실질적으로 고정되어 반발성 표면을 형성하도록 상기 조면화된 표면 및 상기 윤활 유체가 서로에 대한 친화도를 갖는다.
하나 이상의 실시양태에서, 상기 물품은 이물질을 반발할 수 있거나, 상기 물품은 상기 반발성 표면에 대한 이물질의 접착을 감소시킬 수 있다.
하나 이상의 실시양태에서, 상기 윤활 액체는 상기 이물질에 화학적으로 불활성이도록 선택된다.
하나 이상의 실시양태에서, 상기 윤활 액체에 대한 상기 조면화된 표면의 친화도는 상기 이물질에 대한 상기 조면화된 표면의 친화도보다 크다.
임의의 이전의 실시양태에서, 상기 이물질은 유체 또는 고체이다.
임의의 이전의 실시양태에서, 상기 조면화된 표면은 나노미터 내지 마이크로미터의 스케일의 적어도 1 치수를 갖는 융기 피쳐(feature)를 포함한다.
임의의 이전의 실시양태에서, 상기 기재는 다공성 재료를 포함한다.
임의의 이전의 실시양태에서, 상기 기재 및 상기 윤활 액체의 광학 굴절률은 실질적으로 유사하다.
임의의 이전의 실시양태에서, 상기 기재는 중합체, 금속, 사파이어, 유리, 상이한 형태의 탄소 또는 세라믹을 포함한다.
임의의 이전의 실시양태에서, 상기 조면화된 표면은 섬유, 입자, 전기화학적으로 증착된 중합체, 샌드 블라스팅된 표면 또는 습식 또는 건식 에칭된 표면을 포함한다.
임의의 이전의 실시양태에서, 상기 조면화된 표면은 화학 작용기화 층을 포함하고, 예를 들면 상기 화학 작용기화 층은 과불화탄소 오일과 같은 불화 화합물을 포함한다.
임의의 이전의 실시양태에서, 상기 윤활 액체는 소수성 오일이다.
임의의 이전의 실시양태에서, 상기 물품은 하기의 조건을 충족한다:
Figure 112013074232769-pct00001
상기 식에서, γAX는 상기 외래 물질과 주변 매질과의 계면 에너지이고; γBX는 상기 윤활 유체와 상기 주변 매질과의 계면 에너지이며; θ AX 는 상기 주변 매질 하에 침지된 편평한 고체 표면에 대한 상기 이물질의 평형 접촉각이고; θ BX 는 상기 주변 매질 하에 침지된 편평한 고체 표면에 대한 상기 윤활 유체의 액체의 평형 접촉각이다.
임의의 이전의 실시양태에서, 상기 물품은, X 매질(여기서, X는 공기/가스/물/비혼화성 유체임)에 노출될 때, 하기의 두 가지 조건을 충족한다:
Figure 112013074232769-pct00002
Figure 112013074232769-pct00003
상기 식에서, γAX는 상기 외래 물질과 주변 매질과의 계면 에너지이고; γBX는 상기 윤활 유체와 상기 주변 매질과의 계면 에너지이며; γAB는 상기 이물질과 상기 윤활 유체 계면과의 계면 에너지이고; θ AX 는 상기 주변 매질 하에 침지된 편평한 고체 표면에 대한 상기 이물질의 평형 접촉각이며; θ BX 는 상기 주변 매질 하에 침지된 편평한 고체 표면에 대한 상기 윤활 유체의 평형 접촉각이고; R은 상기 조면화된 표면의 조도 계수이다.
임의의 이전의 실시양태에서, 상기 물품은 5000Pa 초과의 압력에서 상기 이물질과 접촉할 때 이의 특성을 유지하거나, 상기 물품은 106Pa 초과의 압력에서 상기 이물질과 접촉할 때 이의 특성을 유지한다.
임의의 이전의 실시양태에서, 상기 물품은 자가 세정할 수 있거나, 상기 물품은 자가 회복할 수 있다.
임의의 이전의 실시양태에서, 상기 물품은 상기 윤활 층과 연통하는 유체에서 일정 양의 윤활 액체를 포함하는 저장소를 추가로 포함한다.
임의의 이전의 실시양태에서, 상기 다공성 재료는 전기 전도성, 비전도성, 자성, 비자성, 탄성, 비탄성, 감광성, 비감광성, 감온성 또는 비감온성의 특성 중 하나 이상을 갖도록 선택된 고체 기재를 포함한다.
임의의 이전의 실시양태에서, 상기 기재는 편평한 기재, 원형 기재, 원통형 기재 또는 기하학적으로 복잡한 기재이다.
다른 양태에서, 임의의 이전의 실시양태에 따른 미끄러운, 반발성 및/또는 비접착성 표면을 갖는, 유로 채널, 광학 부품, 표지판 또는 상업용 그래픽, 건축 재료, 코일, 파이프, 핀, 핀의 카트리지 또는 벽과 같은 얼음, 성에 또는 응축물의 축적의 방지 또는 감소가 유리한 냉동 시스템의 부재 또는 열 교환기가 제공된다.
다른 양태에서, 내풍성 또는 내수성에 노출되는 적어도 하나의 표면을 갖는 장치로서, 상기 장치는 임의의 이전의 실시양태에 따른 미끄러운, 반발성 및/또는 비접착성 표면을 갖고, 예를 들면 렌즈, 고글, 터치 스크린 또는 윈도우 및 수중 장치에 포함된, 윈드밀, 컨테이너, 태양 전지 및 항공 전자 장치, 해양 선박, 지붕 재료, 직물, 내지문 표면(fingerprint resistant surface)으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
다른 양태에서, 임의의 이전의 실시양태에 따른 미끄러운, 반발성 및/또는 비접착성 표면을 갖는, 유체 접촉 표면의 적어도 일부를 갖는 유체 수송 장치가 제공된다.
다른 양태에서, 이물질을 반발하거나 이물질의 접착을 감소시키기 위한 미끄러운 표면을 생성하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 조면화된 표면을 제공하는 단계; 및 이 조면화된 표면을 습윤시키고 이 표면에 접착하여 오버코팅 층을 형성하는 윤활 액체를 도입하는 단계를 포함하고, 상기 윤활 유체가 상기 기재 위에 실질적으로 고정되어 반발성 표면을 형성하도록 상기 조면화된 표면 및 상기 윤활 유체가 서로에 대한 친화도를 갖는다.
일 실시양태에서, 상기 기재는 다공성 재료를 포함한다.
임의의 이전의 실시양태에서, 상기 이물질은 유체 또는 고체이다.
임의의 이전의 실시양태에서, 상기 제공 단계 및 도입 단계를 하기 조건을 충족하도록 수행한다:
Figure 112013074232769-pct00004
상기 식에서, γAX는 상기 외래 물질과 주변 매질과의 계면 에너지이고; γBX는 상기 윤활 유체와 상기 주변 매질과의 계면 에너지이며; θ AX 는 상기 주변 매질 하에 침지된 편평한 고체 표면에 대한 상기 이물질의 평형 접촉각이고; θ BX 는 상기 주변 매질 하에 침지된 편평한 고체 표면에 대한 상기 윤활 유체의 액체의 평형 접촉각이다.
임의의 이전의 실시양태에서, 미끄러운 표면이 X 매질(여기서, X는 공기/가스/물/비혼화성 유체임)에 노출될 때, 상기 제공 단계 및 도입 단계를 하기의 두 가지 조건을 충족하도록 수행한다:
Figure 112013074232769-pct00005
Figure 112013074232769-pct00006
상기 식에서, γAX는 상기 외래 물질과 주변 매질과의 계면 에너지이고; γBX는 상기 윤활 유체와 상기 주변 매질과의 계면 에너지이며; γAB는 상기 이물질과 상기 윤활 유체 계면과의 계면 에너지이고; θ AX 는 상기 주변 매질 하에 침지된 편평한 고체 표면에 대한 상기 이물질의 평형 접촉각이며; θ BX 는 상기 주변 매질 하에 침지된 편평한 고체 표면에 대한 상기 윤활 유체의 평형 접촉각이고; R은 상기 조면화된 표면의 조도 계수이다.
임의의 이전의 실시양태에서, 일정 양의 윤활 액체를 포함하는 저장소를 제공하는 단계를 추가로 포함한다.
임의의 이전의 실시양태에서, 상기 미끄러운 표면은 편평한 기재, 원형 기재, 원통형 기재 또는 기하학적으로 복잡한 기재 위에 형성된다.
임의의 이전의 실시양태에서, 상기 조면화된 표면은 유로 채널의 표면, 광학 부품의 표면, 표지판 또는 상업용 그래픽의 표면, 건축 재료의 표면, 냉각 부재의 표면, 열 교환기의 표면, 윈드밀의 표면, 터빈의 표면, 태양 전지의 표면, 항공 전자 장치의 표면, 해양 선박의 표면 또는 수중 장치의 표면, 직물의 표면에 제공된다.
다른 양태에서, 가압 조건 하에 유체를 수송하는 방법으로서, 유로에 조면화된 표면 및 이 조면화된 표면을 습윤시키고 이 표면에 접착하는 윤활 액체를 제공하여 오버코팅 층을 형성하는 단계; 및 상기 유로를 따라 유체를 흘러보내는 단계를 포함하고; 상기 조면화된 표면은 상기 유체와 비교하여 상기 윤활 액체에 대해 더 큰 친화도를 갖고; 상기 윤활 액체 및 상기 유체는 서로에 대해 실질적으로 화학적으로 불활성인 것인 방법이 기재되어 있다.
하나 이상의 실시양태에서, 상기 유로는 마이크로유체 채널 또는 파이프이다.
임의의 이전의 실시양태에서, 상기 유체는 비극성 유체, 극성 유체 또는 이들의 조합 또는 물, 오일 또는 다른 복합 유체이다.
임의의 이전의 실시양태에서, 조작 동안 추가의 윤활 액체를 제공하여 상기 윤활 액체의 임의의 손실을 보충하는 단계를 추가로 포함한다.
다른 양태에서, 냉각 시스템의 제상 사이클(defrosting cycle)을 개선하는 방법은 냉각 부재에 조면화된 표면 및 이 조면화된 표면을 습윤시키고 이 표면에 접착하는 윤활 액체를 제공하여 오버코팅 층을 형성하는 단계; 상기 냉각 코일을 상기 냉각 시스템의 제상 시스템에 연결하는 단계; 상기 냉각 코일을 가열하여 상기 냉각 코일에 형성된 성에를 용융시키는 단계를 포함하고; 상기 조면화된 표면은 상기 성에와 비교하여 상기 윤활 액체에 대해 더 큰 친화도를 갖고; 상기 윤활 액체 및 상기 성에는 서로에 대해 실질적으로 화학적으로 불활성이다.
하나 이상의 실시양태에서, 상기 방법은 상기 가열 동안에 또는 가열 후에 기류를 상기 냉각 코일에 제공하는 단계를 추가로 포함한다.
하나 이상의 실시양태에서, 상기 방법은 조작 동안 추가의 윤활 액체를 제공하여 상기 윤활 액체의 임의의 손실을 보충하는 단계를 추가로 포함한다.
다른 양태에서, 해충 퇴치 빌딩을 건축하는 방법은 빌딩의 하나 이상의 벽에 조면화된 표면 및 이 조면화된 표면을 습윤시키고 이 표면에 접착하는 윤활 액체를 제공하여 오버코팅 층을 형성하는 단계를 포함하고; 상기 조면화된 표면은 상기 해충의 유인 메커니즘의 크기보다 적거나 큰 피쳐를 갖고; 상기 윤활 액체 및 상기 해충은 서로에 대해 실질적으로 화학적으로 불활성이다.
하나 이상의 실시양태에서, 상기 하나 이상의 벽은 빌딩의 주연부를 실질적으로 둘러싸고, 빌딩 지면으로부터 해충의 크기보다 몇배 높은 높이로 연장된다.
하나 이상의 실시양태에서, 상기 방법은 조작 동안 추가의 윤활 액체를 제공하여 상기 윤활 액체의 임의의 손실을 보충하는 단계를 추가로 포함한다.
다른 양태에서, 물품의 표면을 세정하는 방법은 물품의 표면에 조면화된 표면 및 이 조면화된 표면을 습윤시키고 이 표면에 접착하는 윤활 액체를 제공하는 단계; 및 물품 사용 동안 상기 물품에 축적된 오염물질을 수집하는 유체를 제공하는 단계를 포함하고; 상기 조면화된 표면은 상기 유체와 비교하여 상기 윤활 액체에 대해 더 큰 친화도를 갖고; 상기 윤활 액체 및 상기 유체는 서로에 대해 실질적으로 화학적으로 불활성이다.
하나 이상의 실시양태에서, 상기 물품은 빌딩, 광고판, 표지판, 직물, 개수대 또는 변기이다.
하나 이상의 실시양태에서, 상기 오염물질은 먼지, 스모그, 대변, 분무 페인트, 음식물 또는 이들의 조합을 포함한다.
다른 양태에서, 물 용기에 대한 해양 생물부착을 방지하는 방법은 해양 선박의 표면에 조면화된 표면 및 이 조면화된 표면을 습윤시키고 이 표면에 접착하는 윤활 액체를 제공하여 오버코팅 층을 형성하는 단계; 및 상기 해양 선박을 해양 환경에 배치하는 단계를 포함하고; 상기 조면화된 표면은 해양 오염물질 및 상기 해양 환경과 비교하여 상기 윤활 액체에 대해 더 큰 친화도를 갖고; 상기 윤활 액체 및 상기 해양 오염물질은 서로에 대해 실질적으로 화학적으로 불활성이고; 상기 윤활 액체 및 상기 해양 환경은 서로에 대해 실질적으로 화학적으로 불활성이다.
하나 이상의 실시양태에서, 상기 해양 오염물질은 홍합, 멍게, 따개비, 서관충, 서관충 유충, 규조류 또는 이들의 조합을 포함한다.
하나 이상의 실시양태에서, 상기 해양 환경은 해수 및 담수를 포함한다.
하나 이상의 실시양태에서, 상기 방법은 조작 동안 추가의 윤활 액체를 제공하여 상기 윤활 액체의 임의의 손실을 보충하는 단계를 추가로 포함한다.
다른 양태에서, 자가 세정, 점착 방지 광학 표면을 생성하는 방법은 광학 장치의 표면에 조면화된 표면 및 이 조면화된 표면을 습윤시키고 이 표면에 접착하는 윤활 액체를 제공하여 오버코팅 층을 형성하는 단계; 및 사용 동안 상기 광학 장치에 축적된 오염물질을 수집하는 유체를 제공하는 단계를 포함하고; 상기 조면화된 표면은 상기 유체와 비교하여 상기 윤활 액체에 대해 더 큰 친화도를 갖고; 상기 윤활 액체의 굴절률은 상기 조면화된 표면의 굴절률과 실질적으로 유사하고; 상기 윤활 액체 및 상기 유체는 서로에 대해 실질적으로 화학적으로 불활성이다.
하나 이상의 실시양태에서, 상기 광학 장치는 이동 통신 장치, 지문 판독기, 자동 입출금기, 고글, 카메라, 적외선 영상 시스템, 렌즈, 터치 스크린 또는 윈도우 형태이다.
하나 이상의 실시양태에서, 상기 오염물질은 먼지, 스모그, 오일, 지문, 피부 잔해, 안개, 성에, 얼음 또는 이들의 조합을 포함한다.
임의의 이전의 실시양태에서, 상기 윤활 액체는 순수한 액체, 용액 또는 액상 및 고상으로 이루어진 복합 유체이다.
본 발명의 상기 및 다른 목적 및 이점은 첨부 도면과 함께 하기 상세한 설명을 고려할 때 명확하고, 도면에서 같은 참조번호는 같은 부분을 나타낸다:
도 1은 특정한 실시양태에 따른 자가 회복 미끄러운 액체 주입된 다공성 표면(SLIPS)의 개략도;
도 2a는 특정한 실시양태에 따라 SLIPS의 B 액체가 A 액체 및 비혼화성 X 매질 둘 다에 노출된 SLIPS 위의 A 액체 액적을 도시한 도면;
도 2b는 특정한 실시양태에 따라 SLIPS의 B 액체가 실질적으로 A 액체에만 노출된 A 액체 접촉 SLIPS를 도시한 도면;
도 3은 특정한 실시양태에 따라 (A) 편평한 표면 및 (B) 나노구조화된 표면(삽도는 나노구조물의 전자 마이크로그래프를 보여줌) 위의 예시적인 불화 B 액체의 습윤 거동을 도시한 도면;
도 4는 특정한 실시양태에 따른 미끄러운 표면이 형성되는 구조화된 표면의 개략도;
도 5a는 특정한 실시양태에 따른 미끄러운 표면이 형성되는 원주형 다공성 재료의 개략도;
도 5b는 특정한 실시양태에 따른 미끄러운 표면이 형성되는 거꾸로 된 오팔(opal) 다공성 재료의 개략도;
도 5c는 특정한 실시양태에 따른 미끄러운 표면이 형성되는 랜덤 네트워크 다공성 재료의 이미지;
도 5d는 특정한 실시양태에 따른 용매 건조에 의해 유도되는 자가 조립된 중합체 마이크로구조물의 이미지;
도 6a는 꽃양배추와 유사한 형태를 갖는 전착된 중합체의 SEM 이미지를 도시한 도면;
도 6b는 특정한 실시양태에 따라 나노피브릴 형태를 갖는 전착된 중합체의 SEM 이미지를 도시한 도면;
도 6c는 특정한 실시양태에 따라 봉 모양 형태를 갖는 전착된 중합체의 SEM 이미지를 도시한 도면;
도 6d는 특정한 실시양태에 따라 과성장 중합체의 형태를 갖는 전착된 중합체의 SEM 이미지를 도시한 도면;
도 6e는 특정한 실시양태에 따라 버섯 모양 형태를 생성시키는 마이크로포스트에 형성된 전착된 중합체의 SEM 이미지를 도시한 도면;
도 6f는 특정한 실시양태에 따라 2의 상이한 길이 스케일에서의 조면 계층 구조물을 형성하는 융기 피쳐의 어레이에 제작된 섬유성 표면의 SEM 이미지를 도시한 도면;
도 7a는 특정한 실시양태에 따라 SLIPS가 형성될 수 있는 몇몇 상이한 평면 및 비평면 표면을 도시한 도면;
도 7b는 특정한 실시양태에 따라 원통형 고체 코어 위에 형성된 SLIPS를 도시한 도면;
도 7c는 특정한 실시양태에 따라 배관/파이프 등의 내부의 내벽에 형성된 SLIPS를 도시한 도면;
도 7d는 특정한 실시양태에 따라 배관/파이프 등의 내부 및 외부 둘 다의 내벽에 형성된 SLIPS를 도시한 도면;
도 7e는 특정한 실시양태에 따라 B 액체 침지된 다공성 배관 등에 형성된 SLIPS를 도시한 도면;
도 8은 특정한 실시양태(시험 액체 = 옥탄, 데칸, 트라이데칸 및 헥사데칸)에 따른 고압 액체 충격(즉, 압력차 > 5000Pa) 후 초저 슬라이딩 각(즉, < 2°)에서 저 표면 장력 액체의 반발성에 의해 측정되는 본 개시내용의 표면의 고압 안정성을 보여주는 차트;
도 9a는 특정한 실시양태에 따라 증발 또는 제거된 B 액체를 보충할 수 있는 B 액체 저장소에 커플링된 SLIPS를 도시한 도면;
도 9b는 특정한 실시양태에 따라 증발 또는 제거된 B 액체를 보충할 수 있는 B 액체 저장소를 갖는 원통형 관 내부에 형성된 SLIPS를 도시한 도면;
도 9c는 특정한 실시양태에 따라 증발 또는 제거된 B 액체를 보충하기 위한 채널에 커플링된 임의의 성형된 유로의 표면을 따라 형성된 SLIPS를 도시한 도면;
도 9d는 특정한 실시양태에 따라 도 9c의 바닥 기재 부분의 형성을 보여주는 이미지를 도시한 도면;
도 10은 특정한 실시양태에 따라 필요한 대로 조합되거나 개질될 수 있는 SLIPS의 B 액체의 자가 보충 메커니즘의 예의 횡단 개략도를 도시한 도면;
도 11a-f는 특정한 실시양태에 따라 상응하는 표면 규명이 SLIPS의 초평탄성을 나타내는 SLIPS 표면의 형태를 재생하기 위한 복제 공정을 도시한 도면;
도 12a-c는 특정한 실시양태에 따라 다공성 막에서의 B 액체의 증발 특징을 도시한 도면;
도 13a는 특정한 실시양태에 따라 자가 회복 시간 스케일이 100ms의 차수인 자가 회복 특성을 나타내는 SLIPS의 이미지를 도시한 도면;
도 13b는 특정한 실시양태에 따른 임계 물리적 손상 후 액체 반발성 기능의 복구를 도시한 차트(시험 액체 = 데칸, γLV = 23.6±0.1mN/m);
도 13c는 특정한 실시양태에 따라 오일이 도 13d에서의 손상 부위에 고정된 채 잔류하는 통상적인 소수성 편평한 표면과 비교하여 물리적 손상 후 SLIPS의 액체 반발성의 복구를 나타내는 시간 경과 이미지를 도시한 도면;
도 14a 및 도 14b는 특정한 실시양태에 따라 가시광선 범위에서의 규칙적인 나노구조화된 표면(B)과 비교하여 액체 미끄러운 표면(SLIPS)(A)의 증대된 광학 투과도를 나타내는 본 개시내용의 표면의 이미지를 도시한 도면;
도 14c는 특정한 실시양태에 따라 에폭시 수지 기반 SLIPS의 가시광선 범위(400-800㎚)에서의 광학 투과율 측정을 도시한 도면;
도 15a 내지 도 15c는 특정한 실시양태에 따라 금속 블록("H")이 온도 제어 플레이트(왼쪽)의 상부에 위치하고, 건조 다공성 막이 "H"(중앙)에 위치하고, 과불화 액체로 습윤된 다공성 막(오른쪽)이 "H"(오른쪽)에 위치하는, 개략도(도 15a) 및 50℃(도 15b) 및 -20℃(도 15c)에서의 근적외선 범위의 파장 이미지(즉, 파장 > 800㎚)를 도시한 도면;
도 15d는 특정한 실시양태에 따라 근적외선 범위(800-2300㎚)에서의 테플론계 SLIPS에 대한 광학 투과율 측정을 도시한 도면;
도 16a는 특정한 실시양태에 따른 문헌[A. Tuteja, W. Choi, J. M. Mabry, G. H. McKinley, and R. E. Cohen, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105, 18200 (2008)]에 기재된 바대로 본 개시내용의 표면과 현재의 기술 최신의 표면 사이의 액체 반발성 성능 비교의 차트;
도 16b는 특정한 실시양태에 따라 B 액체의 두께가 표면 텍스쳐의 높이보다 낮을 때, 액체 미끄러운 특성이 감소하기 시작하는, B 액체의 두께의 함수로서의 표면의 데칸(γLV = 23.6±0.1mN/m) 액체 접촉각 이력의 플롯을 도시한 도면;
도 17A-F는 특정한 실시양태에 따라 동결 온도(즉, 약 45%의 상대 습도에서 -4℃) 하에 실외 환경에서의 본 개시내용의 표면의 얼음 미끄러운 거동의 입증을 도시한 도면;
도 18은 본 개시내용의 표면과 나노구조화된 표면 사이의 얼음 접착력 비교를 나타내어, 특정한 실시양태에 따라 나노구조화된 표면과 비교하여 얼음의 접착력의 상당한 감소를 도시한 도면;
도 19A 및 도 19B는 특정한 실시양태에 따라 알루미늄 및 테플론 코팅 알루미늄 표면과 비교하여 원유(즉, 파라핀계 경질 원유)에 대한 본 개시내용의 미끄러운 표면의 개선된 반발성의 이미지를 도시한 도면;
도 20a는 Al 1100 합금 표면의 SEM 이미지를 도시한 도면;
도 20b는 특정한 실시양태에 따라 Al 표면 위에 형성된 범프 표면(1차 구조물)의 각각의 복수의 미세한 스케일 돌출부를 따른 복수의 범프(2차 구조물)의 SEM 이미지를 도시한 도면;
도 20c는 특정한 실시양태에 따라 전착 조건을 변경함으로써 현상될 수 있는 상이한 형태의 상이한 SEM 이미지를 도시한 도면;
도 21은 상업적으로 구입 가능한 윤활제 및 생성된 SLIPS의 열 중량 분석이고, 200℃ 초과에서 반발성 재료의 고온 안정성을 나타내는 것.
도 22는 특정한 실시양태에 따라 다공성 테플론 표면과 비교하여 합성 건조 접착제(즉, 스카치(SCOTCH) 테이프)에 대한 미끄러운 표면의 점착 방지 특성을 도시한 도면;
도 23은 특정한 실시양태에 따라 다른 표면과 비교하여 수중 접착제에 대한 미끄러운 표면의 점착 방지 특성을 나타내는 일련의 이미지를 도시한 도면;
도 24는 특정한 실시양태에 따라 왕개미가 분비하는 천연 접착제 및 점성 유체(즉, 과일 잼)에 대한 미끄러운 표면의 점착 방지 특성을 나타내는 일련의 이미지를 도시한 도면;
도 25는 특정한 실시양태에 따라 테플론 및 미끄러운 표면이 부착된 테플론 또는 벽 배경이 유성 분무 페인트의 접착에 저항할 수 없고 균일하게 코팅되는 반면, 유성 페인트가 유착하고 미끄러운 표면에 미끄러지는, 미끄러운 표면의 페인팅 방지 능력을 나타내는 일련의 이미지를 도시한 도면;
도 26a-b는 특정한 실시양태에 따라 SLIPS로부터 미립자 오염물질을 세정하는 능력을 나타내는 이미지의 시간 순서를 도시한 도면;
도 27은 조면화된 알루미늄 표면을 생성하기 위한 알루미늄 합금의 표면 처리를 위한 실험 설정의 일반 도면(A) 및 확대 도면(B)을 보여주는 사진. 구체적으로, 알루미늄 플레이트를 완전히 커버하는 반응 혼합물이 도시되어 있다;
도 28은 크리톡스(Krytox)-157FSH 전처리된 알루미늄 쿠폰 표면의 표면에 퍼진 FC-70의 이미지;
도 29는 다양한 시점에서의 (ⅰ) SLIPS 알루미늄 합금 표면, (ⅱ) 편평한 비개질 알루미늄 합금 및 (ⅲ) 조면 (샌드 블라스팅된) 비개질 알루미늄 합금에서 동결 시험이 수행되는 필름으로부터 취한 일련의 정지 이미지를 보여주는 것. 이 시험에 대한 설정은 도 35에 도시되어 있다. 합금은 60% 상대 습도에서 -2℃에서 설정된 냉각판에서 습도 챔버 내에 있다. 세 표면의 각각에 점차적으로 형성되는 미분무수, 액적, 성에 및 얼음 및 동결 거동이 0초(A), 1000초(B), 1300초(C), 1800초(D), 2200초(E) 및 2600초(F)에서의 정지 화면에서 관찰되고 파일화된다.
도 30은 (a) 알루미늄 시트 상의 나노구조화된 폴리피롤의 전기화학 코팅의 개략도(WE: 작업 전극으로서의 Al 1100 합금, RE: Ag/AgCl 기준 전극, CE: Pt 거즈 상대 전극)를 도시하고, (b) 비처리 펀치 뚫린 알루미늄 샘플(왼쪽) 및 부분적으로 코팅된 알루미늄 샘플(오른쪽)의 사진을 도시한 도면. PPy 코팅된 영역은 사진에서 흑색으로 보인다. 기재 크기 = 6㎝×9㎝. (c) 알루미늄의 비처리 영역의 형태를 PPy 코팅된 영역과 비교하는 SEM 이미지. 삽도는 두 영역에 대해 더 높은 확대 SEM 이미지를 도시한다;
도 31은 비처리 알루미늄 및 SLIPS-A1의 액적 보유 도면. 각각의 소정의 경사각에서의 임계 액적 크기(Dc)의 역이 좌표화됨. 라인에 의해 연결된 점은 Al(원형) 및 SLIPS-A1(사각형)에서의 액적 고정(pinning) 및 슬라이딩에 대한 이론적 경계를 나타낸다. 곡선 위의 영역에 상응하는 임계 액적 크기보다 작은 물 액적은 고정된 채 있고, 곡선 아래의 영역에 상응하는 임계 액적 크기보다 큰 물 액적은 기재로부터 미끄러지고 제거된다;
도 32는 성에 형성/제상 시험 동안 기록된 필름으로부터 취한 정지 이미지를 보여주는 것. 비처리 Al 1100 합금 샘플(I) 및 SLIPS-A1 샘플(II)은 열전 냉각기의 알루미늄 홀더에 탑재되고 75°로 기울어진다. 상대 습도는 60%에서 유지된다. 실온(a)에서의, 2℃/분의 속도에서의 -10℃에서의 냉각 사이클 후(b) 및 5℃/분의 속도에서의 5℃로의 제상 사이클 후(c) 물 액적 거동이 관찰된다. 1㎝를 나타내는 I(a)에서의 흑색 스케일 막대는 이미지 I(b), II(a) 및 II(b)에 적용된다. 이미지 I(c)에서의 스케일 막대는 또한 이미지 II(c)에 적용된다. 각각의 프레임에서의 점선은 상이한 표면 사이의 경계를 나타낸다;
도 33은 폴리피롤 성장을 관찰하기 위한 전착 전위를 결정하기 위해 사용되는 그래프(A) 및 알루미늄의 PPy 코팅 공정 동안 기록된 값을 보여주는 크로노암페로그램(B)을 도시한 도면;
도 34는 0.1M SDBS 용액 중의 알루미늄 기재 위의 PPy 코팅의 순환 전압전류법을 보여주는 그래프. 초기 75초의 전위가 -0.85 내지 +0.5V 사이로 0.1 V/초로 스윕한다;
도 35는 얼음 접착 시험에 대한 설정의 개략도;
도 36은 액체(여기서, 크리톡스 100, 103 및 105(듀퐁(DuPont)))의 점도에 대한 SLIPS의 액체 반발성의 의존도를 도시한 그래프. 일정한 점도의 A 액체(여기서, 25㎕의 글라이세롤)의 경우, B 액체의 점도가 감소하면서 A 액체의 이동도가 증가한다. 마찬가지로, 일정한 점도의 B 액체의 경우, A 액체의 점도 감소와 함께 A 액체의 이동도가 증가한다. 이 결과는 점성 소실이 SLIPS의 액체 이동도에서 중요한 역할을 한다는 것을 나타낸다;
도 37은 SLIPS에 대한 원유의 고온 수송을 나타내는 일련의 사진. 원유 액적은 초소수성 표면에 고정된 채 있지만, 200℃ 이하의 주변 온도에서 SLIPS에 매우 이동성이다;
도 38은 유동 조건 하에 SLIPS 수행에 미치는 막 기공 크기의 효과를 보여주는 그래프. 원형은 0.2㎛ 테플론 막으로부터 제조된 샘플을 나타내고, 사각형은 1.0㎛ 테플론 막으로부터 제조된 샘플을 나타낸다. 건조 테플론(비SLIPS) 막의 성능은 점선으로 표시된다. 50㎕ 액적의 물을 사용한다;
도 39는 유동 조건 하에 SLIPS 성능에 미치는 윤활제 점도의 효과를 보여주고, 더 낮은 점도를 갖는 윤활 액체가 더 높은 점도의 윤활 액체보다 빨리 SLIPS 표면으로부터 사라진다는 것을 도시한 그래프;
도 40은 10㎖/분의 유속에서 7일 기간 동안 SLIPS 성능의 열화가 없다는 것을 보여주는 그래프;
도 41은 비처리 Al 및 SLIPS-A1에서의 축적된 얼음의 형태의 차이를 보여주는 필름으로부터 취한 일련의 정지 이미지. (a)-(d): 5℃/분으로 실온으로부터 -10℃로의 응축/동결 사이클. (e), (f): 약 10℃/분으로 -10℃로부터 25℃로의 용융(제상) 사이클. 얼음이 주변 알루미늄 기재로부터 브릿징함으로써 SLIPS-Al의 엣지 주변에 대부분 형성되는 반면, 얼음은 알루미늄 기재 위 모두에 균일하게 형성된다. 얼음 결정의 크기는 알루미늄에서보다 SLIPS-Al에서 훨씬 더 커서, 알루미늄에서보다 SLIPS-Al에서 질량당 얼음의 접촉 영역이 훨씬 더 작게 만들어 제상 사이클 동안 얼음의 제거를 수월하게 한다. SLIPS-Al의 표면에서의 몇몇 결함은 액적을 고정시키는 반면, 이 액적은 미끄러져 SLIPS-Al 위에 결국 큰 얼음 결정을 형성시킨다. 샘플을 75° 경사각으로 탑재한다. 기재의 폭은 약 1인치이다;
도 42는 비처리 Al 및 SLIPS-Al 위에 축적된 얼음의 형태의 차이를 보여주는 필름으로부터 취한 일련의 정지 이미지. -2℃에서의 60% RH(시간=0) 하의(a): 37분 후의(b) , Al 및 SLIPS-Al. 성에는 Al의 표면적의 87.6%를 커버하는 반면, 냉각판의 주변 알루미늄 플레이트로부터 브릿징함으로써 (황색 점선으로 도시된) SLIPS-Al의 엣지로부터만 성에 형성이 발생한다. (c) 100분 후 SLIPS-Al 위의 성에가 커버하는 표면은 불과 4.5%이다. 두꺼운 성에가 Al의 표면의 96.1%를 커버한다. SLIPS-Al의 표면의 30.8%가 성에로 커버되지만, 이것은 주로 엣지 효과로 인한 것이다. 기재는 수직으로 탑재된다. 기재는 크기가 약 3인치×3인치이다;
도 43은 도 42에서의 Al 및 SLIPS-Al 위의 성에의 상대 표면 피복률을 나타내는 시간에 따른 성에 피복률(%) 도면;
도 44는 코팅의 균일성 및 범위성(scalability)을 나타내는 10㎝×10㎝의 PPy 코팅된 Al 1100 샘플의 사진;
도 45는 SLIPS를 형성하는 예시적인 제조 기술을 제공하는 도면. 첫째, 고체 재료가 (A) 분무 코팅; (B) 화학적/물리적 에칭; (C) 고체로의 재료의 액상/기상 증착에 의해 조면으로 제조될 수 있다. 고체가 조면화된 후, 표면은 윤활제의 화학 친화도를 증대시키기 위해 화학 작용기화될 수 있다.
본 개시내용은 본원에서 미끄러운 액체 주입된 다공성 표면(SLIPS; Slippery Liquid-Infused Porous Surface)이라 칭하는 미끄러운 표면에 관한 것이다. 특정한 실시양태에서, 본 개시내용의 미끄러운 표면은 접착 방지 및 오염 방지 특성을 나타낸다. 본 개시내용의 미끄러운 표면은 광범위한 재료의 접착을 방지할 수 있다. 표면에 접착하지 않는 예시적인 재료로는 액체, 고체 및 가스(또는 증기)를 들 수 있다. 예를 들면, 액체 예컨대 물, 유성 페인트, 탄화수소 및 이들의 혼합물, 유기 용매, 복합 유체, 예컨대 원유, 단백질 함유 유체 등이 반발될 수 있다. 액체는 순수 액체 및 복합 유체 둘 다일 수 있다. 특정한 실시양태에서, SLIPS는 옴니포빅(omniphobic)으로 설계될 수 있는 반면, SLIPS는 소수성 특성 및 소유성 특성 둘 다를 나타낸다. 다른 예로서, 박테리아, 곤충, 균류 등과 같은 고체가 반발될 수 있다. 다른 예로서, 얼음, 종이, 점착성 메모지 또는 무기 입자 함유 페인트, 먼지 입자와 같은 고체가 반발되거나 세정될 수 있다.
본원에 개시된 미끄러운 표면에 점착하는 것을 방지할 수 있는 이러한 재료를 본원에서 "A 물체"라 칭한다. 액체 형태의 A 물체는 "액체 형태의 A 물체" 또는 "액화 A 물체" 또는 "A 액체"라 칭한다. 고체 형태인 A 물체는 "고화 형태의 A 물체" 또는 "고화 A 물체" 또는 "A 고체"라 칭한다. 특정한 실시양태에서, A 물체는 고체 및 유체 둘 다의 혼합물을 포함한다.
광범위한 재료가 본 개시내용의 미끄러운 표면에 의해 반발될 수 있다. 예를 들면, A 물체는 극성 및 비극성 A 액체 및 이의 고화 형태, 예컨대 탄화수소 및 이들의 혼합물(예를 들면, 펜탄에서부터 헥사데칸 및 광유, 파라핀계 초경질 원유; 파라핀계 경질 원유; 파라핀계 경질-중밀도 원유; 파라핀계-나프텐계 중밀도 원유; 나프텐계 중밀도-중질 원유; 방향족-중간 중밀도-중질 원유; 방향족-나프텐계 중질 원유, 방향족-아스팔트질 원유 등까지), 케톤(예를 들면, 아세톤 등), 알콜(예를 들면, 메탄올, 에탄올, 아이소프로판올, 다이프로필렌 글라이콜, 에틸렌 글라이콜 및 글라이세롤 등), 물(0 내지 6.1M의 염화나트륨; 0 내지 4.6M의 염화칼륨 등과 같은 광범위한 염도를 가짐), 산(예를 들면, 농축 불화수소산, 염산, 질산 등) 및 염기(예를 들면, 수산화칼륨, 수산화나트륨 등) 및 얼음 등을 포함할 수 있다. A 물체는 생물학적 물체, 예컨대 곤충, 소동물, 원생동물, 박테리아, 바이러스, 균류, 체액 및 조직, 단백질 등을 포함할 수 있다. A 물체는 액체 중에 현탁된 고체 입자를 포함할 수 있다. A 물체는 비생물학적 물체, 예컨대 먼지, 콜로이드 현탁액, 분무 페인트, 음식물 품목, 일반 가정용 물품 등을 포함할 수 있다. A 물체는 접착제 및 접착제 필름을 포함할 수 있다. 상기 목록은 예시인 것으로 의도되고 본 개시내용의 미끄러운 표면은 다양한 다른 유형의 재료를 성공적으로 반발하도록 의도된다.
특정한 실시양태에서, 본 개시내용의 미끄러운 표면은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE 또는 테플론) 표면의 마찰 계수보다 낮은 마찰 계수를 갖는다. 특정한 실시양태에서, 마찰 계수는 0.1 미만, 0.05 미만 또는 심지어 0.04 미만일 수 있다. 특정한 실시양태에서, 마찰 계수를 상이한 두 표면을 서로에 대해 슬라이딩함으로써 측정할 수 있다. 마찰 계수 값은 표면에 인가되는 하중, 슬라이딩 속도 및 표면의 재료에 따라 달라질 것이다. 예를 들면, 연마 강철과 같은 기준 표면은 표적 표면, 예컨대 테플론에 미끄러지도록 사용되거나, 본 개시내용의 SLIPS는 마찰 계수(정적 및 동적 둘 다)를 얻기 위해 그것 자체(예를 들면, SLIPS/SLIPS)에 미끄러지도록 사용된다.
미끄러운 액체 주입된 다공성 표면(SLIPS; Slippery Liquid-Infused Porous Surface)의 전체 설계의 개략도가 도 1에 도시되어 있다. 도시된 바대로, 상기 물품은 B 액체(120)가 위에 도포된 특정한 조도(즉, 조면화된 표면)를 제공하는 표면 피쳐(110)를 갖는 고체 표면(100)을 포함한다. B 액체는 조면화된 표면을 습윤시켜, 조면화된 표면의 언덕부(hill), 계곡부(valley) 및/또는 기공을 충전하고, 조면화된 표면 위에 초평탄 표면(130)을 형성한다. 조면화된 표면을 B 액체로 습윤시켜 생성된 초평탄 표면으로 인해, A 물체(140)는 이 표면에 접착하지 않는다.
SLIPS의 특정한 구성요소를 자세히 설명하기 전에, SLIPS는 적어도 하기 세가지 인자를 포함한다: (1) 윤활 액체(B 액체)는 조면화된 표면으로 주입되고, 이 표면을 습윤시키고, 이 표면 내에 안정하게 접착할 수 있다, (2) 조면화된 표면은 반발되는 액체(A 물체)보다는 윤활 액체(B 액체)에 의해 우선적으로 습윤될 수 있고, (3) 윤활 유체(B 액체) 및 반발되는 물체 또는 액체(A 물체)는 비혼화성이고 서로와 화학적으로 상호작용하지 않는다.
넓은 표면적이 B 액체에 대한 화학 친화도와 조합되어 윤활 유체에 의한 완전 습윤 및 이의 접착을 수월하게 하는 마이크로텍스쳐링 또는 나노텍스쳐링된, 조면 기재를 사용함으로써 제1 인자가 충족될 수 있다. 더 구체적으로, 조면화된 표면의 조도(R)는 R≥1/cosθ BX (여기서, R은 표면의 실제 영역과 투영 영역 사이의 비로서 정의되고, θ BX 는 X 매질(X = 물/공기/다른 비혼화성 유체 매질) 하에 침지된 편평한 고체 기재에 대한 B 액체의 평형 접촉각임)이도록 선택된다. 특정한 실시양태에서, R은 1 이상, 예컨대 1.5, 2 또는 심지어 5의 임의의 값일 수 있다.
제2 인자를 충족하기 위해, 조면화된 표면은 반발하기를 원하는 비혼화성 액체/복합 유체/바람직하지 않은 고체(A 물체)보다는 윤활 유체(B 액체)에 의해 우선적으로 습윤될 수 있다. 이는 A 물체가 B 액체의 안정한 윤활 필름의 상부에 잔류하도록 보장할 수 있다.
제3 인자를 충족하기 위해, 예를 들면 A 물체와 B 액체(예를 들면, 물/오일; 곤충/오일; 얼음/오일 등) 사이의 혼합 엔탈피는 충분히 높아서, 이들은 함께 혼합될 때 서로 상 분리될 수 있고/있거나 서로 간에 실질적인 화학 반응을 겪지 않을 수 있다. 특정한 실시양태에서, A 물체 및 B 액체는 명확한 상/재료가 물리적으로 둘 간의 실질적인 혼합 없이 있도록 서로에 실질적으로 화학적으로 불활성이다.
(1) B 액체가 A 물체(예를 들면, 유동 파이프 등)에만 실질적으로 노출되는 환경(도 2b 참조) 또는 (2) B 액체가 A 물체 및 다른 유체 환경, 예컨대 X 매질 둘 다에 노출되는 환경(예를 들면, 대기, 물 등)(도 2a 참조)에서 SLIPS가 혼입될 수 있는 것을 고려한다. 도 2는 A 액체로서의 액체 형태의 A 물체를 보여준다.
SLIPS가 제1 환경(예를 들면, 파이프/배관 등의 인테리어의 내부)에 혼입될 때(도 2b 참조), 기재 표면/윤활제/비혼화성 시험 유체의 작업 조합이 하기 방정식 (e1)로 표시되는 조건을 충족함으로써 선택될 수 있다.
Figure 112013074232769-pct00007
상기 식에서, γAX 및 γBX는 각각 A 물체-X 매질 계면 및 B 액체-X 매질 계면의 계면 에너지이다. 또한, θ AX 및 θ BX 는 각각 X 매질 환경 하에 침지된 편평한 고체 표면에 대한 A 물체 및 B 액체의 평형 접촉각이다.
한편, SLIPS가 제2 환경에 혼입될 때(예를 들면, A 액체 및 제2 유체 또는 공기 환경 둘 다에 노출됨)(도 2a 참조), 하기의 두 가지 조건을 충족하는 것은 적합한 SLIPS를 제공할 수 있다.
Figure 112013074232769-pct00008
Figure 112013074232769-pct00009
상기 식에서, γAB는 A 물체-B 액체 계면의 계면 에너지이다.
게다가, A 물체와 X 매질 사이의 밀도 차이는 또한 물체 반발성에 중요한 역할을 할 수 있다. 예를 들면, A 물체가 중력에 의해 SLIPS로부터 미끄러지도록 하기 위해, A 물체의 밀도(ρA)는 바람직하게는 X 매질의 밀도(ρX)보다 클 수 있다(즉, ρA>ρX). 더구나, A 물체의 크기는 이의 모세관 길이의 차수이거나 이보다 큰 차수일 수 있다. 구체적으로, 모세관 길이는 물체에 대한 표면력에 대한 중력의 우세를 정량하는 특징적인 길이 스케일이고, (γ/ρg)1/2(여기서, γ, ρ 및 g는 각각 표면 장력, 액체 밀도 및 중력임)로 정량적으로 표시될 수 있다.
(e1), (e2) 및 (e3)에 표시된 상이한 매개변수(즉, θ AX , θ BX , γAX, γBX, γAB, R)는 하기 표준 기술을 이용함으로써 얻어지거나 예측될 수 있다. 하기 표준 기술이 기재되어 있지만, 당업자에게 명확할 수 있는 다른 기술을 이용할 수 있다.
θ AX , θ BX : 전진각 및 후진각, 정적 각도의 측정
표면에 대한 액체의 거동은 평형 접촉각으로 기재되어 있다. 평형 접촉각(θ)은 액체/증기 계면이 고체 표면과 만나는 각이고, 세 계면, 예를 들면, 고체/액체/증기에 걸친 상호작용으로 결정된다. 실험적으로, 실제 고체 표면에 대한 액체 액적의 가장 안정한 평형 접촉각을 얻기 어려울 수 있다. 고체 표면에 있는 액체 액적은 두가지 극치에 향하는 다양한 접촉각을 나타낸다. 상한치는 겉보기 전진 접촉각(θ A )으로 공지되어 있고, 하한치는 겉보기 후진 접촉각(θ R )이라 칭한다. 이러한 값 사이의 차이는 표면의 액체 반발성을 규정짓는 접촉각 이력(즉, ㅿθ = θ A -θ R , 여기서 θ A ≥θ≥θ R )으로 공지되어 있다. 전통적으로, 평형 접촉각은 전진각과 후진각의 평균(즉, θ=(θ A +θ R )/2) 또는 정접촉각(θ 정적 )(즉, θ=θ 정적 )으로 대략 예상될 수 있다.
실제로, 다수의 상이한 널리 확립된 기술, 예컨대 정적법(sessile drop method) 및 빌헬미(Wilhelmy) 방법에 의해 접촉각 측정을 수행할 수 있다. 특히, 정적법은 접촉각 측정에 대한 가장 일반적인 기술 중 하나이다. 이 기술에서, 액체 액적은 표적화된 고체 표면에 침착하고, 액체 프로필은 각도계의 광학 시스템에 의해 파일화되고, 접촉각을 얻도록 기하학적으로 핏팅된다. 표면에 침착된 정적 액체 액적으로부터 측정된 접촉각은 정접촉각(θ 정적 )으로 공지되어 있다. 동일한 시스템을 이용하여, 습윤 라인이 전진하기 시작할 때까지 방울의 용적을 증가시키면서 전진 접촉각(θ A )을 측정할 수 있다. 습윤 라인이 후진하기 바로 전에 방울의 용적을 감소시키고 접촉각을 측정함으로써 후진 접촉각(θ R ) 측정할 수 있다. 대안적으로, 액체 방울이 이동하기 시작할 때까지 고체 표면을 점진적으로 기울임으로써 액체 방울의 전진각 및 후진각을 또한 측정할 수 있다.
유체-유체 계면 장력: γ AX , γ BX , γ AB 의 측정
많은 널리 확립된 기술, 예컨대 빌헬미 플레이트 방법, 두 노이(
Figure 112013074232769-pct00010
) 고리 방법 및 펜던트 드랍(pendant drop) 방법(예를 들면, 문헌[Drelich et al, in Encyclopedia of Surface and Colloid Science, pp. 3152-3166, Marcel Dekker Inc, 2002](이 문헌의 내용 전문은 본원에 참고로 포함됨) 참조)에 의해 유체-유체 계면 장력을 측정할 수 있다. 모든 기술 중에서, 펜던트 드랍 방법이 2 액체 시스템으로 쉽게 확장될 수 있는 가장 대중적이고 다목적인 기술 중 하나이다. 펜던트 드랍 방법은 유체-유체 계면의 형상을 측정하고 유체-유체 계면 장력과 중력 사이의 경쟁으로 인한 형상 외곡을 정량화한다. 실제로, 더 농밀한 유체의 방울(예를 들면, A 물체)이 비혼화성 X 매질(즉, 공기/물/B 액체) 중에 주사기 바늘에 의해 현탁된다. 중력의 영향으로, 액체 용적이 증가하면서 더 농밀한 액체 액적이 변형될 것이다. 액체 액적의 형상 프로필이 광학 시스템에 의해 파일화되고 이후 액체 용적이 최대 가능한 크기로 증가할 때(즉, 액체 방울이 주사기 바늘로부터 떨어지기 전에) 컴퓨터 소프트웨어로 분석된다. 유체-유체 계면의 계면 장력(γ)은 이후 식 γ=ㅿρgD 2 /H(여기서, ㅿρ는 2종의 비혼화성 유체 사이의 밀도 차이이고, g는 중력이고, D는 액체 액적의 적도 직경이고, H는 액적의 형상 프로필의 함수인 방울 형상 의존 매개변수임)로 추론될 수 있다.
표면 조도(R)의 측정
다수의 간접 및 직접 접근법에 의해 표면 조도를 정량적으로 예상할 수 있다. 예를 들면, 표면 조도를 정량하는 가장 단순한 간접 방법 중 하나는 표면의 겉보기 접촉각을 측정함으로써 조도를 예상하는 벤첼(Wenzel)의 관계식을 이용하는 것이다. 구체적으로, 벤첼의 관계식은 식, cosθ * =Rcosθ(여기서, θ * 및 θ는 각각 (동일한 재료의) 조면화된 표면의 측정된 겉보기 접촉각 및 실질적으로 편평한 표면의 평형 접촉각임)으로 기술될 수 있다.
직접 측정의 경우, 원자간력 현미경을 이용함으로써 또는 주사 전자 현미경에 의해 표면 조도를 정량적으로 측정할 수 있다. 구체적으로, 원자간력 현미경(AFM)의 사용은 표면 형태의 단순하고 직접적인 3차원 매핑을 허용한다. 실제로, 표면 피쳐의 종횡비에 따라 측정에 적합한 AFM 프로브가 선택된다(주의: 종횡비는 표면 피쳐의 높이와 폭 사이의 비로서 정의됨). 경험으로, 매우 높은 종횡비(즉, >10)의 날카로운 AFM 프로브(즉, 선단 곡률 반경 < 10㎚)는 일반적인 형태를 갖는 표면의 비교적 정확한 측정을 허용할 것이다. 대안적으로 또는 또한, 표면 조도의 예측을 위해 표면 형태의 상면도 및 횡단면도의 측정에 주사 전자 현미경을 또한 이용될 수 있다.
특정한 실시양태에서, 다공성 재료의 최상부 층의 표면 형태를 측정함으로써 3D 다공성 재료의 조도를 예측할 수 있다. 특히, 표면의 완전 습윤이 유체와 밀접하게 접촉하는 재료의 표면 층에서의 조도에 의해 주로 유도될 때 예측이 특히 잘 맞을 수 있다.
가스 흡착 실험에 의해 수행되는 표면적 측정으로부터 조도를 또한 예측할 수 있다.
조면화된 표면
본원에 사용되는 바와 같은 용어 "조면화된 표면"은, 규칙적, 유사 규칙적 또는 랜덤 패턴을 갖든지 간에, 특정한 토포그래피를 갖는 고체 표면 및 3차원 다공성 재료의 표면 둘 다를 포함한다.
특정한 실시양태에서, 조면화된 표면은 1보다 큰 조도 계수(R)를 가질 수 있고, 조도 계수는 실제 표면적과 투영 표면적 사이의 비로서 정의된다. B 액체의 완전 습윤이 일어나도록, 벤첼 관계식(즉, R≥1/cosθ(여기서, θ는 편평한 고체 표면 위의 B 액체의 접촉각임)에 의해 정의되는 것과 동일하거나 이보다 큰 조면화된 표면의 조도 계수를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들면, B 액체가 특정한 재료의 편평한 표면 위에 50°의 접촉각을 가질 때, 상응하는 조면화된 표면이 약 1.5 초과의 조도 계수를 갖는 것이 바람직하다.
특정한 실시양태에서, 조면화된 표면의 존재는 도 3에서 입증되는 바대로 조면화된 표면 위에서 B 액체의 습윤 및 퍼짐을 촉진할 수 있다. 도 3A는 실란화 에폭시 수지로부터 제조된 편평한 비구조화된 표면(310) 위에 B 액체(FC-70, 고비점, 수 불용해성 과불화 트라이알킬아민)의 액적(300)을 보여준다. 점선은 기재의 상부 표면의 위치를 나타낸다. 액적이 표면에 퍼질 때, 이는 이의 액적 형상을 보유하고 한정된 접촉각을 갖는다. 도 3B는 동일한 조성물의 예시적인 조면화된 표면에서의 동일한 B 액체를 보여준다. 조면화된 표면의 존재는 조면화된 표면의 계곡부로 액적의 퍼짐 및 충전을 촉진한다. 도시된 바대로, 나노구조물은 표면 위의 B 액체의 습윤을 크게 증대시켜, 토포그래피 위에 균일하게 코팅된 미끄러운 기능성 층을 생성시킨다.
특정한 실시양태에서, 임의의 적합한 재료로부터 조면화된 표면을 제조할 수 있다. 예를 들면, 중합체(예를 들면, 에폭시, 폴리카보네이트, 폴리에스터, 나일론, 테플론 등), 금속(예를 들면, 텅스텐, 알루미늄), 사파이어, 유리, 상이한 형태의 탄소(예컨대, 다이아몬드, 흑연, 카본 블랙 등), 세라믹(예를 들면, 알루미나, 실리카) 등으로부터 조면화된 표면을 제조할 수 있다. 예를 들면, 플루오로중합체, 예컨대 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐플루오라이드, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 불화 에틸렌 프로필렌 등을 사용할 수 있다. 게다가, 조면화된 표면은 전도성/비전도성 및 자성/비자성, 탄성/비탄성, 감광성/비감광성 재료와 같은 기능 특성인 재료로부터 제조될 수 있다. 광범위한 기능성 재료는 SLIPS를 만들 수 있다.
예시적인 조면화된 표면
도 4 및 도 5는 몇몇 예시적인 조면화된 표면을 보여준다. 특정한 실시양태에서, 임의의 원하는 형상 위에 조면화된 표면이 형성될 수 있다. 예를 들면, 특정한 융기 구조물 또는 돌출부(410)를 제공함으로써 2차원 편평한 표면(400) 위에 조면화된 표면이 형성될 수 있다(도 4 참조). 다른 예에서, 2차원 편평한 표면 위에 기공(520)을 형성하여 다공성 재료를 형성함으로써 조면화된 표면이 형성될 수 있다(도 5a 참조). 다른 예에서, 규칙적인 또는 랜덤 기공의 3차원 상호연결 네트워크가 이용될 수 있다(도 5b 및 도 5c 참조).
특정한 실시양태에서, 조면화된 표면은 다수의 길이 스케일의 계층 표면 함유 표면 피쳐이다. 예의 방식으로, 상기 표면은 마이크로스케일의 치수를 갖는 제1 토폴로지 피쳐 및 나노스케일의 제2 토폴로지 피쳐를 가질 수 있다. 제1 토폴로지 피쳐는 더 작은 제2 토폴로지 피쳐를 지지한다. 제2 토폴로지 피쳐는 "1차 구조물"이라 칭하는데, 왜냐하면 이는 계층 구조의 가장 작은 피쳐 크기를 나타낸다는 것을 의미하기 때문이다. 1차 구조물은 나노섬유, 나노도트 등과 같은 구조물을 포함할 수 있다. 이러한 나노스케일 "1차 구조물"은 크기가 몇 나노미터에서 수십 또는 수백 나노미터인, 예컨대 5㎚ 내지 200㎚ 미만인 적어도 하나의 유형의 피쳐 크기를 가질 수 있다. 예를 들면, 약 5, 10, 25, 50 또는 심지어 100㎚의 직경을 갖는 나노섬유. 이런 경우에, 약 100㎚ 직경의 피쳐 크기를 갖는 "1차 구조물"을 사용할 때, 100㎚ 초과, 예컨대 150㎚, 300㎚, 500㎚ 또는 1000㎚ 이상의 피쳐 크기를 갖는 "2차 구조물"을 사용할 수 있다. 더 낮은 차수의 구조물보다 각각 더 큰 피쳐 크기를 갖는 "3차 구조물" 등과 같은 추가의 더 높은 차수의 구조물이 고려된다.
특히, 범프, 나노섬유, 봉 또는 구, 포스트, 버섯 등의 상이한 조합을 갖는 도 6a 내지 도 6f에 도시된 계층 구조물은 본원에 기재된 다공성 표면으로서 사용하기에 매우 적합할 수 있는 높은 정도의 3차원 다공도를 제공할 수 있다. 조면화된 표면으로서 사용하기에 적합한 계층 표면의 상세한 설명은 2011년 7월 19일에 출원된 발명의 명칭이 "Hierarchically structures surfaces to control wetting by liquids(액체에 의한 습윤을 제어하기 위한 계층 구조 표면)"인 국제 출원 제PCT/US11/44553호(이 문헌의 내용 전문은 본원에 참고로 포함됨)에서 확인할 수 있다.
조면화된 표면으로서의 융기 구조물
특정한 실시양태에서, 조면화된 표면은 표면 돌출부의 주기적 어레이(예를 들면, 포스트, 피크 등) 또는 임의의 랜덤 패턴 또는 조도(도 4 참조)를 가질 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 조면화된 표면을 제조하는 피쳐의 크기 스케일은 규칙적인 포스트/개방 격자 구조로부터 랜덤하게 배열된 뾰족한 구조에 이르는 10㎚ 내지 100㎛ 기하구조의 범위이다. 몇몇 실시양태에서, 융기 구조물의 폭은 이의 높이에 따라 일정하다. 몇몇 실시양태에서, 융기 구조물이 원위 말단으로부터 기저 표면에 접근하면서 이의 폭은 증가한다. 융기 구조물은 원통형, 각뿔형, 원뿔형 또는 각기둥형 컬럼을 형성하는 원형, 타원형 또는 다각형(예컨대, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 팔각형 등)을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는 다양한 단면도의 융기 포스트일 수 있다. 이의 표면은 평활하거나 예를 들면 부쉬(Bosch) 공정에서 확인되는 스캘럽핑(scalloping)에서처럼 규칙적 또는 불규칙적 방식으로 주름질 수 있다. 상기 기재된 예시적인 기재가 균일한 형상 및 크기를 갖는 융기 포스트를 예시하고 있지만, 소정의 기재 위의 융기 포스트의 형상, 배향 및/또는 크기는 변할 수 있다.
기재 위에 융기 구조물을 제작함으로써 임의의 공지된 방법으로 융기 구조물을 제조할 수 있다. 비제한적인 예로는 종래의 포토리소그래피, 투영 리소그래피, 전자빔 라이팅 또는 리소그래피, 집속 이온 빔 리소그래피, 나노와이어 어레이 증착, 기재의 표면에서 성장하는 나노구조물, 소프트 리소그래피, 복제 몰딩, 용액 증착, 용액 중합, 전기중합, 전기도금, 무전해 증착, 증기 증착, 접촉 프린팅, 에칭, 전사 패턴화, 마이크로임프린팅, 자가 어셈블리 등을 들 수 있다.
예를 들면, 부쉬 반응성 이온 에칭 방법(문헌[Plasma Etching: Fundamentals and Applications, M. Sugawara, et. al, Oxford University Press, (1998), ISBN-10: 019856287X](이 문헌의 내용 전문은 본원에 참고로 포함됨)에 기재된 바대로)을 이용하여 포토리소그래피에 의해 포스트 어레이를 갖는 실리콘 기재를 제작할 수 있다. 추가로 예시적인 방법은 제PCT/US09/48880호(이 문헌의 내용 전문은 본원에 참고로 포함됨)에 기재되어 있다.
소프트 리소그래피 방법(예를 들면, 문헌[J. Aizenberg and B. Pokroy, 제PCT/US2009/048880호](이 문헌의 내용 전문은 본원에 참고로 포함됨)을 참조)에 의해 복제(예를 들면, 에폭시 복제)로서 패턴형성된 표면을 또한 얻을 수 있다. 당해 분야에 공지된 수단(예를 들면, 롤대롤 임프링팅 또는 엠보싱)에 의해 패턴형성된 표면을 갖는 중합체 필름을 제작할 수 있다.
특정한 실시양태에서, 예를 들면 문헌[B. Pokroy, A. K. Epstein, M. C. M. Persson-Gulda, J. Aizenberg, Adv. Mater. 21, 463(2009)](이 문헌의 내용 전문은 본원에 참고로 포함됨)에 기재된 복제 몰딩 절차에 의해 조면화된 표면을 제조할 수 있다. 예비중합체 및 경화제의 혼합물(예를 들면, 10:1 비)을 부어 패턴 형성시키고 오븐에서 열 경화함으로써 폴리다이메틸실록산, PDMS(예를 들면, 다우-실가드(Dow-Sylgard) 184)로부터 미리 생성된 패턴의 네가티브 복제를 제조할 수 있다. 냉각 후, 네가티브 PDMS 금형은 박리되고 원하는 재료(예를 들면, UV 경화성 에폭시 수지)를 네가티브 금형에 부어서 최종 복제를 제작하기 위해 사용될 수 있다. 재료를 고화한 후, 네가티브 금형은 박리되어 원래 패턴의 복제를 남길 수 있다. 이후, 복제의 표면을 낮은 표면 에너지 코팅, 예컨대(트라이데카플루오로-1,1,2,2-테트라하이드로옥틸)-트라이클로로실란 또는 적절한 반응성 말단 기 및 직쇄 또는 분재쇄 탄화수소 또는 불화탄소 쇄 또는 이의 조합을 갖는 다른 시약으로 화학적으로 작용기화할 수 있다.
조면화된 표면으로서의 3차원 다공성 재료
특정한 실시양태에서, 조면화된 표면은 임의의 형상 및 두께를 갖는 기재의 다공성 표면 층일 수 있다. 다공성 표면은 B 액체를 안정화하기에 충분한 두께, 예컨대 100㎚ 초과의 두께 또는 고체 재료로부터 액체가 느끼는 분자간 힘의 효과적인 범위를 갖는 임의의 적합한 다공성 네트워크일 수 있다. 100㎚ 두께 미만에서, 액체는 이의 액체 특성을 소실하기 시작할 수 있다. 그러나, 금속 시트 및 파이프와 같은 기재는 상당히 더 두꺼워질 수 있다. 다공성 표면은 약 10㎚ 내지 약 2㎜와 같은 B 액체를 안정화하기 위한 임의의 적합한 기공 크기를 가질 수 있다. 무한한 두께의 고체 지지체 위에 표면 패턴을 형성함으로써 이러한 조면화된 표면이 또한 생성될 수 있다.
특정한 실시양태에서, 다공성 재료의 기공 크기는 대략 B 액체의 모세관 길이 또는 더 작은 차수일 수 있다. 이러한 크기는 다공성 재료에서 B 액체를 안정화하는 것을 허용할 수 있다. 모세관 길이(λc)는
Figure 112013074232769-pct00011
(여기서, γ은 B 액체의 표면 장력이고, ρ는 B 액체의 밀도이고, g는 중력임)로서 정의될 수 있다.
불화 액체를 B 액체로서 사용하는 예시적인 사례를 취하면, 불화 액체의 표면 장력은 약 1800㎏/㎥ 이상의 통상적인 밀도에서 약 10∼20mN/m의 범위이다. 통상적인 기공 크기는 약 50㎚ 내지 약 100㎛ 또는 약 1㎜ 이하, 예컨대 약 750㎛∼1㎜ 범위일 수 있다.
특정한 실시양태에서, 조면화된 표면은 1㎛ 미만 또는 100㎚ 미만의 나노스케일의 크기인 피쳐 크기를 가질 수 있다. 이러한 피쳐 크기는 SLIPS를 기어오르는 것을 돕기 위해 약 5∼10㎛ 범위의 크기를 갖는 후크를 이용하는 곤충을 퇴치하는 데 있어서 특히 유용할 수 있다. 게다가, B 액체의 존재는 또한 분자간 힘을 통해 표면에 접착하는 마이크로/나노구조물을 이용하는 곤충 또는 동물(예를 들면, 벌, 파리, 거미 및 도마뱀붙이 등)의 부착을 효과적으로 방지할 수 있다.
특정한 실시양태에서, 조면화된 표면은 반발되는 A 물체와 같거나 이보다 작은 기공을 가질 수 있다. 예를 들면, (예를 들면, 약 5∼10㎛ 범위의) 곤충의 후크의 크기보다 작은 기공 크기는 곤충이 SLIPS를 기어오르는 것을 방지하는 것을 추가로 도울 수 있다.
예시적인 다공성 재료는 홀(예를 들면, 고 종횡비 홀, 실린더, 컬럼 등), 홀 및 하나 이상의 재료의 3차원 상호연결 네트워크(예를 들면, 3D 콜로이드 어셈블리, 블록 공중합체 등), 섬유성 재료의 랜덤 어레이(예를 들면, 필터 종이, 직물, 전기방사 필름 등) 등을 갖는 고체 기재를 포함한다.
많은 다공성 재료는 상업적으로 구입 가능하거나, 다수의 널리 확립된 제조 기술에 의해 제조될 수 있다. 예를 들면, 홀의 랜덤하게 배열된 3차원 상호연결 네트워크를 갖는 PTFE 필터 재료 및 PTFE 피브릴이 상업적으로 구입 가능하다. 도 5a 내지 도 5d는 적합한 다공성 재료의 세가지 비제한적인 예시적인 실시양태를 예시한다.
예를 들면, 도 5a에 도시된 바대로, 다공성 알루미나를 애노드화 공정에 의해 제조할 수 있고, 여기서 알루미늄 기재는 일정한 전기 전위 하에 전기화학적으로 산화된다. 전기화학 산화 공정의 조작 매개변수를 조정함으로써 기공 크기, 기공간 간격 및 기공의 종횡비를 조정할 수 있다. 이러한 공정은 기재에 다공성 쓰루홀을 생성시키고, 여기서 다공성 홀의 크기는 10000보다 큰 종횡비로 50㎚ 차수이다(문헌[Lee et al., Nature Mater. 5, 741-47, 2006](이 문헌의 내용 전문은 본원에 참고로 포함됨) 참조).
몇몇 실시양태에서, 금속 표면을 조면화하기 위해 기계적 또는 (전기)화학적 방법을 이용할 수 있다. 조면화 및 비습윤 재료를 금속 표면에 직접 분무 코팅할 수 있다. 물 중의 비등에 의한 알루미늄 표면 위의 베마이트(γ-AlO(OH)) 형성은 또한 알루미늄과 같은 금속 표면을 조면화하기 위해 이용될 수 있다. SLIPS에서 사용하기 위해 기재를 조면화하기 위해 소수성 중합체 나노섬유의 회전 제트 스피닝 및 적절한 프라이머의 층상 증착을 또한 이용할 수 있다.
또 다른 예에서, 도 5b에 도시된 바대로, 가수분해된 실리케이트 졸-겔 전구체 용액과 함께 희생 중합체 콜로이드 입자의 증발 코어셈블리 방법에 의해 실리카의 긴 범위 차수의 다공성 구조를 제조할 수 있다. 이러한 방법은 약 100㎚ 내지 약 1000㎚의 기공 크기 및 약 75%의 다공도로 수 센티미터 또는 이보다 큰 차수로 균열이 없는 다공성 표면을 생성시킬 수 있다(문헌[Hatton, et al, Proc. Natl. Acad. Sci. 107, 10354-10359, 2010] 및 2011년 2월 11일에 출원된 미국 특허 출원 제13/058,611호(이러한 문헌들의 내용 전문은 본원에 참고로 포함됨) 참조).
다른 예에서, 도 5c에 도시된 바대로, 중합체 기반 다공성 막(예컨대, PTFE)을 제조하기 위해, 상기 방법 중 하나는 PTFE 분말을 윤활제(예를 들면, 나프타)와 혼합하여 페이스트를 형성하는 것을 포함할 수 있다. 이후, 이 페이스트를 압출 성형과 같은 방법에 의해 원하는 형상으로 성형할 수 있다. 성형된 PTFE 막을 이후 윤활제를 없애기 위해 이의 융점 미만까지 가열할 수 있다. 이후, 다공성 PTFE 막을 형성할 수 있다(미국 특허 제5,476,589호(이 문헌의 내용 전문은 본원에 참고로 포함됨) 참조).
특정한 실시양태에서, 융기 구조물의 중합체 복제는 에탄올과 같은 건조 용매에 의해 개시되는 증발 유도 어셈블리 공정을 통해 (예를 들면, "스파게티" 구조의 메시와 유사한) 다공성 구조의 랜덤 네트워크로 자가 조립되고 붕괴될 수 있다(도 5d 참조). 생성된 어셈블링된 구조물은 B 액체로 침윤되어 SLIPS를 형성할 수 있다.
다공성 조면화된 표면을 얻기 위한 임의의 다른 적합한 기술을 이용할 수 있다. 특정한 실시양태에서, 다공성 조면화된 표면은 상업적으로 구입 가능한 재료, 예컨대 필터 재료일 수 있다. 특정한 실시양태에서, 다공성 조면화된 표면은 원하는 장치 또는 장치의 일부를 형성하기 위해 이미 존재하는 공정의 일부로서 형성될 수 있다.
따라서, 화학적으로 균일하고 물리적으로 평활한 오버코팅 층을 형성하기 위한 B 액체에 의한 조면화된 표면의 완전 습윤을 돕기 위해, 조면화된 표면이 B 액체에 높은 화학 친화도, 높은 표면 조도 또는 둘 다를 갖는 것이 바람직하다. 공지된 B 액체를 고려하면, 조면화된 표면에 대한 이의 화학 친화도를 접촉각(θ)에 의해 측정할 수 있다. 접촉각이 더 낮을수록, 조면화된 표면에 대한 B 액체의 화학 친화도가 더 강하다.
관례상, θ< 90°일 때, 액체는 고체 표면에 높은 화학 친화도를 갖는 것으로 생각되고; 그렇지 않으면 θ≥ 90°일 때 액체는 낮은 화학 친화도를 갖는 것으로 생각된다. 액체의 화학 친화도에 따라, 완전히 습윤된 필름을 형성하기 위해 표면 조도가 이렇게 조작될 필요가 있다. 편평한 고체 상의 액체의 공지된 접촉각을 고려하면, 완전히 습윤된 액체 필름을 형성하기 위한 고체의 조도(R) 요건은 벤첼의 관계식(즉, R≥1/cosθ)으로 정의될 수 있다. 조면화된/다공성 고체 및 상응하는 화학 작용기화의 상세한 예는 미국 특허 출원 제61/434,217호 및 제61/466,352호에 기재되어 있다.
하기는 SLIPS의 제작에 적용가능한 기능화된 조면화된/다공성 고체의 제조에 대한 몇몇 추가의 비제한적인 예이다.
1. 분무
일례에서, 마이크로/나노입자로 이루어진 에멀션이 고체 표면(편평한/조면화된 표면 중 어느 하나)에 분무되는 분무 방법에 의해 조면화된 다공성 재료가 생성될 수 있다. 이러한 입자는 용매 건조시 조면화된 고체층으로 어셈블링된다. 하나의 적합한 분무 기술은 포에츠(Poetes) 등의 문헌[Phys Rev. Lett. 105, 166104 (2010)](이 문헌의 내용 전문은 본원에 참고로 포함됨)에 기재되어 있다. 이러한 고체층은 이후 B 액체에 의해 침윤될 수 있다(추가의 분무로 도포될 수도 있음).
2. 전착
또 다른 예에서, 전착 방법, 예컨대 STEP 방법(STEP = 패턴형성된 기재 위의 전착에 의한 구조 변형)에 의해 금속 표면 위에 다공성 재료가 인시츄 생성될 수 있다. 2010년 7월 19일에 출원된 미국 가특허 출원 제61/365,615호 및 2011년 7월 19일에 출원된 제PCT/US11/44553호 및 킴(Kim) 등의 문헌[Nano Lett., DOI: 10.1021/nl200426g, (2011)](이들 문헌들의 내용 전문은 본원에 참고로 포함됨)을 참조한다.
특정한 실시양태에서, 전착 공정을 이용하여 다공성 표면을 제조할 수 있다. 전기 전도성 중합체의 나노섬유가 전기 전도성 표면 위에 형성될 수 있도록 전착 조건을 제어할 수 있다. 원하는 나노섬유 직경 및 간격을 제공하도록 전착 조건을 추가로 제어할 수 있다. 특정한 실시양태에서, B 액체를 안정화하기 위한 추가의 수단을 제공할 수 있는 임의의 다른 바람직한 형태를 제공하도록 전착 조건을 제어할 수 있다.
단량체의 농도, 전해질 및 완충액의 유형, 증착 온도 및 시간, 및 전기화학 조건, 예컨대 인가 전위와 같은 증착 조건을 변경함으로써 전도성 유기 중합체의 형태를 제어할 수 있다. 예를 들면, 전기화학 용액 중의 단량체의 농도, 인가 전위 및/또는 온도의 증가는 일반적으로 꽃양배추와 유사한 형태를 생성시키는 성장 동안 더 빠른 중합 속도 및 많은 기생 핵생성 자리를 생성시킨다(도 6a 참조). 반대로, 더 낮은 단량체 농도, 더 낮은 인가 전위 및 더 낮은 온도는 실질적으로 균일한 직경을 갖는 나노피브릴 성장을 생성시킬 수 있다(도 6b 참조). 단량체 농도 또는 인가 전위의 추가의 감소는 낮은 표면 피복률을 갖는 중합체 나노섬유의 짧은 봉을 생성시킬 수 있다(도 6c 참조). 다른 예에서, 더 산성인 용액을 얻기 위해 전해질 및 완충제의 유형을 증가시키는 것은 꽃양배추 형상의 형성(도 6a 참조) 또는 중합체의 과성장(도 6d 참조)을 생성시킬 수 있다. 다른 예에서, 색상 변화(예를 들면, 인가 전압이 증가하면서 감색으로부터 녹색으로 이후 담황색 색상으로의 색상 변화)로 종종 입증되는 바대로, 인가 전압이 순환되어 증착된 중합체 층의 상이한 산화 상태를 생성시킨다. 또 다른 예에서, 인가 전압이 일정한 전압으로 펄스 처리되어 밑에 있는 마이크로포스트 구조물의 선단에서만 중합체를 형성하여 버섯 모양 형태를 생성시킬 수 있다(도 6e 참조). 또 다른 예에서, 섬유성 표면이 융기 피쳐의 어레이 위에 제조되어 계층 조도를 형성할 수 있다(도 6f 참조) 따라서, 전도성 유기 중합체의 형태가 나노미터 스케일로부터 마이크로미터 스케일 초과로 미세하게 제어될 수 있고, 정확하게 제어되는 형태를 갖는 표면 코팅이 단순한 개질에 의해 제조할 수 있어, 형태의 설계 및 제어에 의해 다양한 표면 특성의 고객맞춤을 약속한다.
3. 마모제 블라스팅
많은 고체 표면을 마모제 블라스팅의 공정에 의해 조면으로 제조할 수 있다. 이 공정 동안, 고압 가스/액체에 의해 추진된 마모제 입자의 스트림은 표적화된 고체 표면을 쳐서, 물리적 충격을 통해 고체로부터 표면 재료를 제거한다. 마모제 블라스팅의 몇몇 예로는 비드 블라스팅, 샌드 블라스팅, 습식 마모제 블라스팅 및 하이드로 블라스팅을 들 수 있다. 마모제 블라스팅에 의해 처리된 고체 표면을 이후 분무 코팅(미국 특허 출원 제61/466,352호, p. 12, [0079]에 기재됨)과 같은 다른 방법에 의해 후처리하여 특정한 윤활제에 대한 이의 화학 친화도를 증대시킬 수 있다. 슈타이너(Steiner) 및 동료에 의해 입증된 특정한 예로서(Poetes et al, Phys Rev. Lett. 105, 166104 (2010)), 알루미늄 기재는 비드 블라스팅의 공정에 의해 조면화되고, 이후 프라이머(듀퐁 459-804) 및 테플론 현탁액(듀퐁 852-200)의 분무 코팅이 뒤따른다. 이 공정은 불화된 표면 화학물질을 갖는 고 조면화된 표면(즉, 테플론)을 생성시키고, 윤활제, 예컨대 과불화 유체에 대한 강한 화학 친화도를 나타낼 것이다(예를 들면, 3M(상표명) 플루어리너트(Fluorinert)(상표명) 또는 듀퐁(Dupont)(상표명) 크리톡스(Krytox)(등록상표) 오일).
4. 건조 에칭
건조 에칭 기술은 표적화된 고체 재료를 제거하기 위해 반응성 플라즈마/가스 종을 사용한다. 방향성(이방성) 에칭 및 비방향성(등방성) 에칭 둘 다 조작 조건(예를 들면, 압력, 가스 유동, 전력 등)에 따라 성취될 수 있다. 예를 들면, 재료의 등방성 에칭을 고 진공 환경이 필요한 이방성 에칭과 비교하여 저 진공 환경 하에 일반적으로 수행한다. 상이한 반응성 가스 종은 규소, 유리, 질화규소, 알루미늄, 텅스텐 및 중합체 등과 같은 다양한 재료를 에칭하기 위해 이용 가능하다(예를 들면, 문헌[K.R. Williams et al, J. MEMS, 12, pp. 761-778 (2003)] 참조). 잘 한정된 측벽 프로필(예를 들면, 수직/비스듬한 측벽)을 갖는 고 종횡비 구조물(즉, 높이/폭 >> 1)이 이방성 에칭 방법에 의해 생성될 수 있는 반면; 언더컷팅 또는 둥근 측벽 프로필을 갖는 저 종횡비 구조물(즉, 높이/폭 ≤ 약 1)을 생성시키기 위해 등방성 에칭 기술이 이용될 수 있다. 부쉬 공정과 같은 이방성 에칭 방법의 예가 미국 가특허 출원 제61/466,352호에 기재되어 있다. 등방성 에칭의 예를 위해, 투트야(Tuteja) 등(Tuteja et al, Science 318, 1618-1622 (2007))은 저 진공 환경 하에 마스킹 재료로서 패턴형성된 이산화규소를 사용하고 가스 에칭제로서 이불화제논(XeF2)을 사용하여 규소 위에 버섯 모양 텍스쳐를 제작할 수 있다는 것을 보여준다. 적절한 에칭제 및 마스킹 재료를 사용하여 알루미늄 또는 중합체 위에 유사한 구조물을 제조할 수 있다.
5. 금속 폼/다공성 금속
금속 폼은 다공성 금속 기재이다. 예비 용융된 금속과 주입된 가스/가스 방출 발포제의 혼합물의 고화 공정에 의해 또는 금속 분말을 특정한 세공으로 압축하여 상이한 형상 및 폼(예를 들면, 시트, 원통형 형상, 중공 실린더 등)을 형성함으로써 이러한 다공성 기재를 통상적으로 형성할 수 있다. 밀폐 셀 또는 개방 셀 구조물(즉, 금속의 상호연결 네트워크) 중 어느 하나에서 금속 폼을 제조할 수 있다. 알루미늄, 티탄, 니켈, 아연, 구리, 강철, 철 또는 다른 금속 및 합금과 같은 상이한 재료의 금속 폼을 직접 발포 및 분말 압축 용융 방법과 같은 다양한 방법에 의해 제조하고, 이는 문헌[J. Banhart, Prog. Mater. Sci 46, 559-632 (2001)]에 광범위하게 기재되어 있다. 이러한 폼은 자동차/항공기 산업, 선박 빌딩, 철도 산업 및 생물의학 산업에서의 광범위한 용도를 확인할 수 있다.
6. 중합체 섬유 스피닝
전기스피닝 또는 회전 제트 스피닝의 공정을 통해 다공성 표면을 제조할 수 있다. 구체적으로, 전기스피닝은 전기 전하를 이용하여 중합체 용액과 같은 액체로부터 마이크로/나노스케일 섬유를 연신한다. 이러한 섬유는 표적화된 고체 기재에 직접 연신되어 제어된 섬유 밀도를 갖는 중합체 다공성 표면을 형성할 수 있다. 이 공정 동안 나일론, 폴리우레탄, 폴리카보네이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐 알콜, 폴리메타크릴레이트, 폴리아닐린, 폴리스티렌, 폴리아미드, 콜라겐, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 나프탈레이트 등과 같은 많은 중합체 재료를 사용할 수 있다. 회전 제트 스피닝에서, 고속 회전 중합체 용액 제트는 압출되어 정렬 섬유를 형성한다. 노즐 기하구조, 회전 속도 및 중합체 용액 특성을 변경시킴으로써 섬유 형태, 직경 및 웹 다공도를 제어할 수 있고, 이는 문헌[Badrossamay et al, Nano Lett. 2010, 10(6), pp 2257-2261]에 광범위하게 기재되어 있다.
도 45는 조면화된 다공성 기재를 제조하기 위해 이용될 수 있는 다양한 제조 방법의 이전 설명을 요약한 개략도 도면을 제공한다. 도 45A를 참조하면, 마이크로/나노입자로 이루어진 에멀션이 편평한 고체 표면에 분무되는 분무 방법에 의해 조면화된 다공성 표면을 생성할 수 있다. 이러한 입자는 용매 건조시 조면화된 고체층으로 어셈블링된다. 이러한 고체층은 이후 윤활 유체에 의해 침윤될 수 있다(추가의 분무에 의해 도포될 수도 있음). 편평한 고체 표면에 분무되어 조면화된 다공성 재료를 형성할 수 있는 마이크로/나노입자의 비제한적인 예로는 이산화티탄, 이산화규소, 나노다이아몬드, 금속 예컨대 은, 금, 백금, 구리, 금, 팔라듐, 아연 및 티탄, 하이드록시아파타이트(HAp) 나노입자를 들 수 있다.
하나 이상의 실시양태에서, 도 45b에 도시된 바대로, 에칭제 방법을 이용하여 조면화된 다공성 기재를 생성한다. 기재는 에칭에 의해 조면화된다. 에칭제는 예비 형성된 파이프에 의해 운반되고 이 기재에 침착하여 조면화된 표면을 생성한다. 표면이 조면화되면, 이는 액체(비도시) 또는 증기 실란으로 작용기화되고, 윤활 액체로 침윤된다.
다른 실시양태에서 도 45c에 도시된 바대로, 나노구조화 재료를 표면에 성장시킴으로써 조면화된 다공성 기재를 제조한다. 나노구조화 재료는 기재의 표면 위에 성장하여 액체(비도시) 또는 증기 실란으로 작용기화되고 윤활 액체가 주입된 조면화된 표면을 생성한다. 이러한 나노구조물의 비제한적인 예로는 PPy 나노섬유, 탄소 나노관 등을 들 수 있다. 나노구조물이 제자리에 있으면, 표면은 실란화에 의해 화학적으로 작용기화되고 윤활 액체로 침윤될 수 있다.
다공성 조면화된 표면의 특정한 이점
3차원 다공성 조면화된 표면의 사용은 몇몇 이점을 제공할 수 있다. 적어도 하기 이점을 유의할 수 있다.
1. 임의의 기하구조
우선, 물리적 구조물이 벌크 재료 내에 이미 임베딩되므로, 표면의 추가의 구조화가 필요할 수 있다. 이런 경우에, 다공성 재료는 임의의 유형의 기하구조를 갖는 재료의 외부 또는 내부 표면에 부착/글루잉/접착될 수 있는 자가 지지 프리 스탠딩 막일 수 있다(도 7a 참조).
특정한 실시양태에서, 조면화된 표면이 다양한 평면 또는 비평면 표면 위에 형성되거나 이에 도포될 수 있다(도 7a 및 도 7b 참조). 예를 들면, 도 7b는 B 액체에 대한 저장소(720)를 갖는 원통형 고체 코어(710)의 외부 표면에 부착된 SLIPS(700)를 보여준다. 대안적으로, SLIPS는 또한 관, 파이프 및 다른 비규칙적 형상의 기재의 내부 표면에 부착될 수 있다. 예를 들면, 도 7c에 도시된 바대로, SLIPS(700)는 A 액체(730) 항력 유동에 대한 원통형 관(710)의 내부 표면에 도포될 수 있다. 게다가, 도 7d에 도시된 바대로, SLIPS는 A 액체의 항력 유동에 대한 동일한/상이한 유형의 윤활제(도 7d에서 B 액체 및 B' 액체로 표시)로 관/침의 내부 및 외부 표면 둘 다에 도포될 수 있고 관/침이 노출되는 외부 환경에 미끄럽게/비점착으로 남는다. 또한, 도 7e에 도시된 바대로, SLIPS는 A 액체의 항력 유동에 대해 B 액체 침지 다공성 배관에 도포될 수 있고 관/침이 노출되는 외부 환경에 미끄럽게/비점착으로 남는다. 임의의 제멋대로인 단면적을 갖는 관형 구조물, 상수 또는 변수 중 어느 하나가 상기 예에서 설명되는 동일한 문맥에서 또한 사용될 수 있다.
특정한 실시양태에서, 임의의 적합한 재료 및 기하구조, 예컨대 냉장고 코일, 대형 금속 시트, 지붕 판자(shingle), 사이딩 시트(siding sheet), 구, 볼 베어링, 의학 장치, 실외 및 로드 표지판, 파이프(예를 들면, 금속 또는 금속화 물 또는 오일 파이프; 플라스틱 파이프)의 내부, 침의 내부 및 외부, 병 또는 컨테이너의 내부 및 외부, 윈도우, 렌즈, 스크린(예를 들면, 이동 장치, 지문 판독기, 컴퓨터 모니터 또는 자동 입출금기에서의), 배관, 중공 금속 구조, 패턴형성된 전극, 메쉬, 와이어, 다공성 전도성 표면, 직물, 천, 신발 등 위에 다공성 표면을 제조할 수 있다.
2. 고압 안정성
특정한 실시양태에서, SLIPS는 본원에 기재된 SLIPS의 임의의 유리한 특성의 손실 없이 고압 안정성을 제공할 수 있다. 특정한 실시양태에서, SLIPS는 본원에 기재된 SLIPS의 임의의 유리한 특성의 손실 없이 압력 변화에 높은 저항을 제공할 수 있다.
특정한 실시양태에서, 조면화된 표면에 대한 다공성 재료의 사용은 극도로 고압 안정성을 제공할 수 있다 예를 들면, 다공성 재료(예를 들면, 테플론 막)의 사용은 이의 미끄러운 특징을 유지하면서 약 6.8×107Pa까지의 절대 압력을 견딜 수 있다. 어떠한 이론에 구속되고자 함이 없이, 3D 다공성 재료의 개선된 압력 관용은 윤활 층의 비압축성 및 다공성 구조로의 액체 침범(impalement)의 저항에 기인할 수 있다.
도 8은 A 물체(시험 액체는 옥탄, 데칸, 트라이데칸 및 헥사데칸임)가 표면 장력의 함수로서 SLIPS에 미끄러지는 인가 압력(왼쪽 축) 및 슬라이딩 각(오른쪽 축)을 보여준다. 도시된 바대로, SLIPS는 시험 유체(도 8에 도시된 바대로)와 접촉할 때 1×103 또는 1×104 초과의 압력 하에 이의 미끄러운 기능을 보유하거나, 가압 환경 하에 1×105, 1×106, 1×107 또는 심지어 6.8×107Pa에 도달한다.
특정한 실시양태에서, 인가 압력이 B 액체의 고화 압력(예를 들면, 퍼플루오로트라이-n-펜틸아민에 대한 GPa의 차수)보다 더 낮을 때 이러한 압력 안정성이 성취될 수 있다. 예를 들면, 인가 동안 예상된 인가 압력보다 더 높은 고화 압력을 갖는 유체를 선택함으로써 고압 안정성의 특징을 갖는 B 액체를 선택할 수 있다.
특정한 실시양태에서, 조면화된 표면 구조물이 이러한 날카로운 피쳐 주위에 응력이 집중되는 밑에 있는 날카로운 점을 부여하지 않도록 조면화된 표면을 선택할 수 있다. 날카로운 점의 존재는 응력 집중점을 도입하여 A 물체가 고압에서의 SLIPS에 악영향을 주고, B 액체가 또한 날카로운 점으로 인해 국소로 대체되고, A 물체가 이후 날카로운 점과 마주쳐, 파괴되고, B 액체가 그 자체를 회복할 기회를 갖기 전에 밑에 있는 조면화된 표면을 습윤시킨다.
특정한 실시양태에서, 조면화된 표면에 대한 다공성 재료의 사용은 일어날 수 있는 압력 변화에 극도로 높은 저항을 제공할 수 있다. 예를 들면, 조면화된 표면으로서 도 4에 도시된 복수의 융기 나노구조물을 사용하는 것은 초당 105Pa의 차수로 압력 변화의 최대 속도를 지속시킬 수 있는 반면, 다공성 재료(예를 들면, 테플론 막, 도 5c)의 사용은 B 액체를 대체함이 없이 초당 약 6×106Pa까지 압력 변화를 관용할 수 있다. 이론에 구속되고자 함이 없이, 압력 변화에 대한 개선된 저항은 복잡한 큰 표면적 3D 다공성 네트워크와 B 액체 사이의 증대된 모세관 상호작용에 기인할 수 있다.
특정한 실시양태에서, B 액체 및 조면화된 표면이 신속한 압력 변화를 지속시킬 수 있도록 선택될 수 있다. 예를 들면, 본 개시내용의 미끄러운 표면은 초당 1×105, 5×105, 1×106, 5×106 초과 또는 심지어 6×106Pa 초과의 압력 변화를 견딜 수 있다.
3. B 액체의 용이한 보충
다공성 재료를 사용하는 것의 다른 유리한 특징은 기공을 통한 B 액체의 수송을 추가로 증대시킬 수 있는 벌크 재료 내의 모세관 네트워크의 존재일 수 있다. 다공성 구조는 표면에서 보충 유체를 제공할 수 있고 SLIPS 표면으로부터 B 액체의 증발 또는 다른 재료 손실을 해소하는 데 유용할 수 있다. 예를 들면, B 액체의 일부가 증발, 갑작스런 압력 퍼징, 물리적 손상 등으로 인해 재료 표면에서 감소하는 경우에, 이러한 네트워크에서의 모세관 작용에 의해 B 액체를 보충할 수 있다. 보충 B 액체가 모세관 위킹(wicking)에 의해 기재의 다공성 바디를 통해 연신되어 SLIPS의 상부 표면을 새롭게 할 수 있다. 특정한 실시양태에서, 다공성 재료 그 자체는 후속 모세관 재충전 목적을 위해 B 액체를 저장하기 위한 유체 저장소로서 사용될 수 있다.
특정한 실시양태에서, 도 9a에 도시된 바대로, 본 개시내용의 미끄러운 표면의 수명을 추가로 연장하기 위해, 다공성 재료(905)를 고체 기재(901)에 위치한 외부 유체 저장소(903)에 연결할 수 있고, 다공성 재료(905) 내의 모세관 네트워크는 B 액체가 유체 저장소(903)로부터 다공성 재료(905)로 (예를 들면, 위킹을 통해) 수송되는 것을 도울 수 있다.
도 9b는 조면화된 표면으로서 다공성 재료(905)를 갖는 SLIPS가 원통형 관의 내부 표면에 형성되는 대안적인 실시양태를 보여준다. 도시된 바대로, 원통형 관(901)은 B 액체에 대한 유체 저장소로서 기능하는 제1 환상 구역(903), 이어서 A 액체의 유동을 위한 중공 구역(907)을 둘러싸는 다공성 재료(905)를 갖는 SLIPS의 내부 환상 구역을 갖는다. 조작시, 환상 구역(903)에서의 B 액체는 (예를 들면, 위킹을 통해) 다공성 재료(905)로 수송되어 SLIPS를 형성하고 A 액체는 905와 907 사이의 계면에서 항력이 없거나 거의 없이 중공 구역을 통해 유동할 수 있다.
도 9c는 SLIPS가 제멋대로의 형상인 유로의 내부 표면에서 형성되는 또 다른 실시양태를 보여준다. 도시된 바대로, 바닥 기재(901)는 SLIPS의 다공성 재료(905)에 커플링되는 B 액체에 대한 유체 보충 공급원으로서 기능하는 채널(903)를 갖는다. 실질적으로 편평한 다공성 재료(911)가 위에 형성된 상부 기재(909)와 함께 함몰부를 갖는 바닥 기재(901)를 조합함으로써 다공성 재료(905)가 형성된다. 상부 부분과 바닥 기재 부분의 조합은 A 액체의 유동을 위한 중공 구역(907)을 형성한다.
도 9d는 도 9c의 바닥 기재(901) 및 SLIPS(905)가 형성될 수 있는 몇몇 광학 사진을 보여준다. 도시된 바대로, 기공의 3차원 랜덤 네트워크를 갖는 테플론 필터 종이(930)가 임의의 유로를 한정하는 수 금형(940)과 암 금형(950) 사이에 위치할 수 있고, 수 금형(940) 및 암 금형(950)은 함께 압축되어 테플론 필터 종이(930) 위에 유로 패턴을 복제할 수 있다. 템플릿된 테플론 필터 종이(930)는 암 금형(950) 내에 위치할 수 있고, 이는 이제 도 9c의 바닥 기재(901)로 기능하고, SLIPS(911)로서 기능하는 다른 실질적으로 편평한 테플론 필터 종이를 갖는 실질적으로 편평한 기재(909)는 위에 도포되어(비도시), 도 9c에 도시된 유로(907)를 형성할 수 있다. 암 금형(950)은 필요한 대로 B 액체를 보충하기 위해 기능하는 채널(903)(비도시)을 추가로 포함할 수 있다.
도 10은 SLIPS의 몇몇 다른 비제한적인 실시양태 및 어떻게 B 액체가 각각의 이러한 실시양태에서 보충될 수 있는지를 보여준다. 왼쪽 컬럼은 SLIPS가 X 매질 및 (액적으로서 도시된) A 액체 둘 다에 노출되는 시스템에 해당한다. 오른쪽 컬럼은 SLIPS가 실질적으로 (두 SLIPS 사이의 플러그로서 도시된) A 액체에만 노출되는 시스템에 해당한다. 시스템 중 어느 하나에서, B 액체가 필요한 대로 SLIPS에 보충될 수 있다. 상부 열은 한정된 양의 B 액체가 존재하는 시나리오를 보여준다. 중간 열은 B 액체의 대형 공급원(예를 들면, SLIPS에 보충되도록 필요한 B 액체의 양의 관점으로부터 실행상 무한한 공급원)이 존재하는 시나리오를 보여준다. 바닥 열은 B 액체가 필요한 대로 B 액체를 분무함으로써 수동으로 또는 자동으로 보충될 수 있는 시나리오를 보여준다. 도시된 바대로, 많은 상이한 구성 및 이의 변형이 가능하다.
본원에 기재된 실시양태가 다공성 재료를 언급할 수 있지만, 본원에 기재된 임의의 다른 적합한 조면화된 표면을 이용할 수 있는 것에 유의해야 한다.
다른 실시양태
특정한 실시양태에서, 고체 표면은 실질적으로 편평할 수 있다. 편평한 표면의 임계 표면 에너지가 기능성 B 액체의 표면 장력보다 큰 경우 이러한 상황이 적용 가능하다. 예를 들어, 실질적으로 편평한 표면은 표면력으로 인해 B 액체의 박층에 접착할 수 있다.
A 물체
A 물체의 모세관 길이에 대한 이 물체의 물리적 크기
특정한 실시양태에서, A 물체의 크기가 액체 형태 또는 고화 형태 중 어느 하나로 특징적인 크기보다 크다면, 표면이 수평에 대한 각도로 기울어질 때 A 물체가 중력에 의해 SLIPS로부터 미끄러질 수 있다. 구체적으로, A 물체에 대한 중력의 효과는 이의 크기가 A 액체의 모세관 길이보다 훨씬 클 때 더 우세할 수 있다. 구체적으로, 모세관 길이는 (γ/g)1/2(여기서, γ, ρ 및 g는 각각 액체의 표면 장력 및 밀도 및 중력임)로 정량적으로 표시되는 물체에 대한 표면력에 비해 체적력의 우세를 정량화하는 특징적인 길이 스케일이다. 예를 들면, A 고체 또는 A 액체의 크기는 A 액체의 모세관 길이보다 적어도 3배 초과일 수 있다.
상기 기재된 바대로, 광범위한 재료가 본 개시내용의 미끄러운 표면에 의해 반발될 수 있다. 예를 들면, A 물체로는 극성 및 비극성 A 액체 및 이의 고화 형태, 예컨대 탄화수소 및 이들의 혼합물(예를 들면, 펜탄에서부터 헥사데칸 및 광유, 파라핀계 초경질 원유; 파라핀계 경질 원유; 파라핀계 경질-중밀도 원유; 파라핀계-나프텐계 중밀도 원유; 나프텐계 중밀도-중질 원유; 방향족-중간 중밀도-중질 원유; 방향족-나프텐계 중질 원유, 방향족-아스팔트질 원유 등까지), 케톤(예를 들면, 아세톤 등), 알콜(예를 들면, 메탄올, 에탄올, 아이소프로판올, 다이프로필렌 글라이콜, 에틸렌 글라이콜 및 글라이세롤 등), 물(0 내지 6.1M의 염화나트륨; 0 내지 4.6M의 염화칼륨 등과 같은 광범위한 염도를 가짐), 산(예를 들면, 농축 불화수소산, 염산, 질산 등) 및 염기(예를 들면, 수산화칼륨, 수산화나트륨 등), 와인, 간장 등, 케찹 등, 올리브 오일 등, 그리스, 비누 물, 계면활성제 용액 및 성에 또는/및 얼음 등을 들 수 있다. A 물체로는 생물학적 물체, 예컨대 곤충, 혈액, 작은 동물, 원생동물, 박테리아(또는 박테리아 바이오필름), 바이러스, 균류, 체액 및 조직, 단백질 등을 들 수 있다. A 물체로는 액체(예를 들면, 비, 물, 이슬 등) 중에 현탁된 고체 입자(예를 들면, 먼지, 스모그, 먼지 등)를 들 수 있다. A 물체로는 비생물학적 물체, 예컨대 먼지, 콜로이드 현탁액, 분무 페인트, 지문, 음식물 품목, 통상의 가정용 물품 등을 들 수 있다. A 물체로는 접착제 및 접착제 필름을 들 수 있다. 목록은 예시이도록 의도되고 본 개시내용의 미끄러운 표면은 다양한 다른 유형의 재료를 성공적으로 반발하도록 의도된다.
특정한 실시양태에서, 하나 초과의 상이한 A 물체가 반발될 수 있다. 특정한 실시양태에서, 2개 이상의 A 물체의 조합이 함께 오직 1개의 A 물체와 비교하여 더 용이하게 반발될 수 있다.
B 액체
B 액체(대안적으로 본 명세서에 걸쳐 "윤활제"라 칭함)는 여러 상이한 재료로부터 선택될 수 있고, 고체 표면 및 A 물체에 대해 화학적으로 불활성이다. B 액체는 조면화된 표면의 표면 리세스(recess)로 용이하게 유동하고 조면화된 표면 위에 제공될 때 일반적으로 초평탄 표면을 형성하는 능력을 보유한다. 특정한 실시양태에서, B 액체는 조면화된 표면 상에 제공될 때 실질적으로 분자상 편평한 표면을 형성하는 능력을 보유한다. 액체는 순수한 액체, 액체 혼합물(용액) 또는 복합 유체(즉, 액체 + 고체 성분) 중 어느 하나일 수 있다. 예를 들어, 도 11은 SLIPS 표면의 형태를 재생할 수 있는 복제 공정을 보여준다. 우선, 다공성 고체는 B 액체(예를 들면, 과불화 유체)로 침윤된다. 이후, 폴리다이메틸실록산(PDMS)을 B 액체층 위에 경화하여 SLIPS 표면의 네가티브 복제를 얻는다. 이후, 에폭시 수지(예를 들면, UVO 114)를 사용하여 PDMS 네가티브 복제를 이용하여 파지티브 복제를 얻는다. 이후, 원자간력 현미경으로 계측학 분석을 수행한다. 도시된 바대로, 파지티브 복제 표면의 평균 조도는 1㎚ 미만인 반면, 조도가 편평한 PDMS 및 UVO 114 에폭시 수지에 대한 물리적 조도 한계에 도달하면서, 조도는 B 액체의 실제 조도에 대한 상계를 나타낸다(문헌[Xu et al, J. Am. Chem. Soc. 127, 854-855, 2005; Matsunaga et al, J. Am. Chem. Soc. 133, 5545-5553, 2011] 참조). 그럼에도 불구하고, 조도 분석으로부터 B 액체가 다공성 고체의 표면 토포그래피를 오버코팅하여, 거의 분자상 평활한 표면를 형성한다는 것이 명확하다.
특히 다른 실시양태에서, B 액체는 조면화된 표면 위에 제공될 때 실질적으로 분자상 편평하거나 심지어 원자상 편평한 표면을 형성하는 능력을 보유한다.
재료
B 액체는 다수의 상이한 액체로부터 선택될 수 있다. 예를 들면, 과불화 탄화수소 또는 오가노실리콘 화합물(예를 들면, 실리콘 엘라스토머) 등이 사용될 수 있다. 특히, 3차 퍼플루오로알킬아민(예컨대, 퍼플루오로트라이-n-펜틸아민, 3M의 FC-70, 퍼플루오로트라이-n-부틸아민 FC-40 등), 퍼플루오로알킬설파이드 및 퍼플루오로알킬설폭사이드, 퍼플루오로알킬에터, (FC-77와 같은) 퍼플루오로사이클로에터 및 퍼플루오로폴리에터(예컨대, 듀퐁의 KRYTOX 부류의 윤활제), 퍼플루오로알킬포스핀 및 퍼플루오로알킬포스핀옥사이드 및 이들의 혼합물뿐만 아니라 과불화탄소와의 이들의 혼합물 및 언급된 종류의 임의의 및 모든 구성원이 이러한 용도에 사용될 수 있다. 게다가, 장쇄 과불화 카복실산(예를 들면, 퍼플루오로옥타데칸산 및 다른 동족체), 불화 포스폰산 및 설폰산, 불화 실란 및 이들의 조합을 B 액체로서 사용할 수 있다. 이러한 화합물 내의 퍼플루오로알킬 기는 선형 또는 분지형일 수 있고, 몇몇 또는 모든 선형 및 분지형 기는 오직 부분적으로 불화될 수 있다.
밀도
특정한 실시양태에서, B 액체는 높은 밀도를 갖는다. 예를 들면, B 액체는 1.0g/㎤, 1.6g/㎤ 또는 심지어 1.9g/㎤ 초과인 밀도를 갖는다. 특정한 실시양태에서, B 액체의 밀도는 A 물체의 밀도보다 커서 액체 반발성을 증대시킨다. 고밀도 유체는 임의의 충격 액체가 B 액체의 표면 아래에서 '가라앉고' 여기에 비말동반되는 경향을 감소시킨다. 모세관 길이보다 작은 A 물체의 경우(A 물체가 액체 형태임을 가정), B 액체가 A 물체의 밀도보다 낮은 밀도를 갖고, B 액체에 의해 형성된 SLIPS가 기능적으로 남아 있을 수 있다.
고화 온도
특정한 실시양태에서, B 액체는 -5℃, -25℃ 미만 또는 심지어 -80℃ 미만과 같은 낮은 동결 온도를 갖는다. 낮은 동결 온도를 갖는 것은 B 액체가 감소된 온도에서 이의 미끄러운 거동을 유지하고 방빙(anti-icing) 표면과 같은 용도에 다양한 액체 또는 고화 유체, 예컨대 얼음 등을 반발하도록 허용한다.
증발 속도
특정한 실시양태에서, B 액체는 1㎚/초 미만, 0.1㎚/초 미만 또는 심지어 0.01㎚/초 미만과 같은 낮은 증발 속도를 가질 수 있다. 약 10㎛인 B 액체의 통상적인 두께 및 약 0.01㎚/초의 증발 속도를 취하면, 표면은 임의의 재충전 메커니즘 없이 긴 시간 동안 매우 액체 반발성으로 있을 수 있다.
특정한 실시양태에서, 표면의 수명은 도 9a 내지 도 9d 및 도 10을 참조하여 상기 기재된 바대로 자가 재충전 메커니즘을 이용하여 추가로 연장될 수 있다.
B 액체의 점도
실험적으로, B 액체의 동점도가 1㎠/초 미만일 때 B 액체의 표면에서 A 액체가 매우 이동성이 될 수 있는 것으로 관찰된다. 액체 점도는 온도의 함수이므로(즉, 온도가 증가하면서 액체 점도가 감소함), 특정한 온도 범위에서 상기 언급된 점도(즉, < 1㎠/초)에서 작동하는 적절한 윤활제를 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 과불화 오일(예를 들면, 3M(상표명) 플루어리너트(Fluorinert)(상표명) 또는 듀퐁(Dupont)(상표명) 크리톡스(Krytox)(등록상표) 오일)과 같은 다양한 상이한 상업적으로 구입 가능한 B 액체가 -80℃ 미만 내지 260℃ 초과 범위의 온도에서의 비점도에서 확인될 수 있다. 예를 들면, 듀퐁 크리톡스 오일의 액체 점도의 온도 의존도는 특정한 예로서 표 A에 기재되어 있다(주의: 데이터는 듀퐁 크리톡스 오일의 제조업자에 의해 제공됨).
표 A. 듀퐁 크리톡스 오일의 액체 점도의 온도 의존도.
Figure 112013074232769-pct00012
A 액체 둘 다(반발된 것) 및 B 둘 다(주입된 것)의 점도는 SLIPS의 성능에 영향을 미친다. SLIPS의 액체 반발성이 B 액체의 존재에 의해 부여되므로, B 액체의 점도는 A 액체의 속도와 같은 SLIPS의 액체 반발성의 물리적 특징에 영향을 미칠 수 있다. B 액체가 더 점성일수록, 소정의 A 액체가 덜 이동성이다.
일정한 점도의 A 액체의 경우, SLIPS에서의 이의 속도는 B 액체의 점도가 증가하면서 감소한다. 예를 들면, 도 36을 참조하면, 1cP의 절대 점도의 A 액체의 50㎕의 경우, 13cP, 140cP 및 990cP의 점도의 B 액체에 의한 SLIPS에서의 이의 속도는 각각 약 17㎝/초, 약 5.8㎝/초 및 약 0.98㎝/초이다. 따라서, SLIPS에서의 A 액체의 속도를 증대시키기 위해, 더 낮은 점도를 갖는 B 액체를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 일반적인 경향은 1cP 내지 1000cP 범위의 점도의 A 액체에 대해 일관된다.
고온 옴니포비시티
고온 유체를 반발할 수 있는 표면 코팅이 예를 들면 연료 수송 및 구역 가열 시스템에 중요하다. 유체의 표면 장력이 온도가 증가하면서 감소하므로, 고온에서 유체를 반발하는 표면 코팅의 개발이 매우 도전적이다. 따라서, 다양한 온도에서의 SLIPS의 액체 반발성 성능을 규명하는 것이 중요하다.
SLIPS가 - B 액체 및 다공성 고체 또는 조면화된 고체 - 의 2가지 성분으로 구성되므로, SLIPS의 온도 안정성은 B 액체 및 기재의 선택에 따라 매우 의존적이다. 상업적으로 구입 가능한 B 액체는 다양한 액체 점도를 갖고 따라서 SLIPS가 다양한 온도에서 재료를 반발하도록 한다(표 A 참조). SLIPS의 온도 안정성을 평가하기 위해 열중량 분석을 이용할 수 있다. 도 21에 도시된 바대로, 테플론/크리톡스 기반 SLIPS는 사용되는 B 액체에 따라 200℃ 범위에 걸쳐 안정하게 남아 있는다. 추가로, SLIPS는 200℃를 초과하는 온도에서 광범위한 원유를 반발할 수 있다(도 37 참조).
필름 두께
B 액체는 임의의 원하는 두께로 침착될 수 있다. 다공성 기재의 표면 조도 정점부 대 계곡부 거리의 차수의 B 액체의 두께는 기재와 B 액체 사이의 우수한 액체-고체 상호작용을 제공한다. 고체 기재가 수평 판에 일반적인 위치로 기울어질 때, 특징적인 길이 스케일 미만의 두께를 갖는 액체층은 조면화된 표면에 우수한 접착을 유지할 수 있는 반면, 특징적인 길이를 초과하는 액체층이 유동하여 유동 라인(표면 결함)을 생성하고 유체 표면의 편평도를 파괴할 수 있다. 예를 들면, (조면화된 표면의 계곡부로부터 측정될 때) 계곡부로의 정점부의 높이가 약 5㎛일 때 유체 층에 대한 비제한적인 두께는 5∼20㎛의 차수이다.
B 액체의 도포
특정한 실시양태에서, 액체 방울을 조면화된 표면에 피펫팅함으로써 또는 조면화된 표면을 B 액체를 보유하는 저장소에 침지함으로써 B 액체를 도포할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, B 액체는 (예를 들면, 관 및 파이프에서) 조면화된 표면 위로 플러슁될 수 있다. 몇몇 실시양태에서, B 액체는 분무되거나 그렇지 않으면 조면화된 표면에 퍼질 수 있다. B 액체 및 조면화된 표면은 둘 다 이중 분무 공정에 의해 생성될 수 있고, 나노입자/마이크로입자로 이루어진 에멀션이 우선 편평한 고체 표면에 분무되어 실질적으로 조면화된 고체층을 형성하고, 이후 B 액체가 추가의 침윤을 위해 이 새롭게 형성된 층에 분무될 수 있다. 게다가, B 액체는 모세관 작용에 의해 조면화된 표면의 기공으로 침윤하고 조면화된 표면의 상부에 초평탄 필름을 형성할 수 있다. 특정한 실시양태에서, 충분한 분량의 B 액체가 제공될 때, B 액체는 전체 조면화된 표면 구조를 습윤하고 밑에 있는 조면화된 표면 위에 초평탄 필름을 형성할 수 있다.
B 액체 및 조면화된 표면의 조합
상기 기재된 조면화된 표면 및 B 액체의 임의의 적합한 조합이 이용될 수 있다. B 액체 및 조면화된 표면의 조합의 선택 동안의 몇몇 특정한 특징은 특정한 용도에 바람직할 수 있는 추가의 특징을 제공할 수 있다.
SLIPS의 내구성
SLIPS의 내구성은 조면화된 표면 내의 B 액체의 수명에 따라 달라질 수 있다. B 액체의 수명은 액체의 증기압의 함수일 수 있고, 이는 유체의 화학 조성에 따라 달라진다(표 B 참조). 유체 점도는 또한 중요한 역할을 할 수 있다. 일반적으로, B 액체의 점도가 더 높을수록, 이의 수명이 더 길다.
표 B. 과불화 유체의 화학적 및 물리적 특성
Figure 112013074232769-pct00013
게다가, 상기 기재된 바대로, 다공성 막을 사용하는 것의 이점 중 하나는 액체 저장소를 막 아래에 또는 막 옆에 위치시킴으로써 모세관 위킹을 통해 B 액체가 연속하여 보충된다는 것이다. 다양한 저장소 디자인이 도 10과 관련하여 도시된 바대로 특정 용도에 따라 실행될 수 있다. 용도가 한정된 시간 프레임 내의 조작을 요하는 경우, 고정된 양의 윤활제가 윤활제의 측정된 증발 속도에 기초하여 저장소 내에 혼입될 수 있다.
통상적인 수명을 예측하기 위해, 과불화 액체(즉, FC-70 및 크리톡스(Krytox)(등록상표) 오일, 도 12 참조)에 대한 증발 속도를 측정한다. B 액체가 다공성 고체 내에 혼입되어 실제 조작 조건을 반영할 때 주변 조건(즉, 53±5% 상대 습도로 22±1℃) 하에 증발 데이터를 측정한다. 고정된 양의 과불화 유체를 갖는 저장소를 측정 동안 SLIPS에 연결한다(도 12 참조). 구체적으로, FC-70, 크리톡스(Krytox)(등록상표) 100 및 크리톡스(Krytox)(등록상표) 103에 대한 측정된 증발 속도는 각각 9.13%/일, 0.59%/일 및 <0.05%/일이고(도 12B 참조), 이는 액체의 점도 및 화학 조성이 적절히 선택되는지를 나타내고, 윤활제의 증발 속도가 최소화될 수 있다. 이러한 측정에 기초하여, 약 550㎛ 두께의 크리톡스(Krytox)(등록상표) 103이 수년에 걸쳐 SLIPS의 연속 조작에 필요할 수 있다(습윤 성능이 FC-70에 의한 측정으로 표시된 바대로 30% 질량 손실 후 저하된다는 것을 가정, 도 12C에 도시됨). 게다가, (다공성 테플론 및 크리톡스 100을 갖는) SLIPS가 물과 같은 비혼화성 유체 환경 하에 3달 초과 동안 침수 후 매우 기능적으로 남는다는 것이 실험적으로 관찰되었다.
자가 회복 특징
특정한 실시양태에서, B 액체 및 조면화된 표면이 신속한 자가 회복 특성을 갖도록 선택될 수 있다. 본원에 사용되는 바대로 "자가 회복"은 물리적 충격(예를 들면, 손상) 후 초평탄(및 심지어 실질적으로 분자상 편평한) 표면의 재형성을 의미한다. 예를 들면, 표면은 100초, 10초, 1초 또는 심지어 100ms보다 빠른 시간 스케일로 자가 회복할 수 있다. 액체 반발성 표면의 자가 회복 거동은 B 액체와 조면화된 표면 사이의 상호작용, 필름 두께 및 B 액체 점도의 함수일 수 있다. B 액체의 통상적인 동점도는 0.10㎠/초 내지 10㎠/초 범위이다. (하기 실시예 1에 더 자세히 기재되어 있는) 도 13a 및 도 13b를 참조하면, 예를 들면, 작은 영역의 표면의 토폴로지 피쳐를 파괴하거나 제거함으로써 입자 충격 또는 스크래칭이 표면을 손상시킬 수 있다. 통상적으로 충격은 또한 B 액체를 대체하여 스크래치 또는 피트(pit)를 생성시키고 기재 표면을 노출시킬 수 있다. 그러나, B 액체의 위킹 능력 및 우수한 습윤 특성으로 인해, 액체층은 다시 유동하여 피트 또는 스크래치를 충전하고 평활한 유체 표면을 재생성시킬 수 있다. 원하는 두께를 유지하기 위해 유체 층 두께를 '마무리하도록(top off)' 추가의 유체를 갖는 저장소가 이용될 수 있다.
도 13c 및 도 13d는 물리적 손상 후 통상적인 소수성 편평한 표면(도 13d)과 비교하여 SLIPS(도 13c)의 시간 경과 이미지를 보여준다. 이미지에서, 점선은 각각의 표면을 블레이드로 스크래칭함으로써 물리적 손상이 만들어지는 위치를 도시한다. 도 13d에 도시된 바대로, 손상 후, 오일은 10° 초과의 경사각으로 및 심지어 17초 후에 통상적인 소수성 편평한 표면에 대한 손상 자리에 고정된 채 있는다. 반대로, 도 13c에 도시된 바대로, SLIPS는 2초 미만(즉, 오일이 5° 경사각으로 손상 자리를 지나 횡단하는 데 걸리는 시간) 내에 그 자체를 회복하고 오일은 물리적 손상이 결코 만들어지지 않은 것처럼 SLIPS에 대한 손상 자리를 지나 계속해서 구를 수 있다.
굴절률 일치
특정한 실시양태에서, 원하는 파장에서 증대된 투과도를 촉진하도록 조면화된 표면 및 B 액체가 선택될 수 있다. 예를 들면, 조면화된 표면 및 B 액체의 조합이 가시광선, 적외선 또는 심지어 UV 파장과 같은 파장에서 투명한 재료를 형성하도록 유사한 굴절률을 갖도록 조면화된 표면 및 B 액체가 선택될 수 있다.
본원에 사용되는 바대로 "유사한 굴절률"은 서로 적어도 약 0.3만큼 상이할 수 있는 굴절률을 갖는 것을 의미한다. 특정한 실시양태에서, 이의 실질적으로 유사한 굴절률로 인해, SLIPS는 원하는 범위의 파장(예를 들면, UV, 가시광선, 적외선 등 파장)에서 실질적으로 투명, 예컨대 70%, 80%, 90% 또는 심지어 95% 초과로 투명할 수 있다.
예를 들면, 도 14a는 도 14b에 도시된 조면화된 표면 단독과 비교되는 실질적으로 투명한 SLIPS를 보여준다. 도 14b에서, (예를 들면, 통상적으로 상이한 굴절률을 갖는) 고체/공기 계면에서의 고 종횡비 표면은 상당한 광 산란을 발생시켜, 광 투과율을 감소시킨다. 반대로, 도 14a에 도시된 바대로, 이의 굴절률을 일치시킴으로써, 광 산란이 감소될 수 있고 광 투과율이 개선될 수 있다. 예를 들면, 유사한 굴절률을 갖고 뚜렷한 투명한 특성을 갖는 재료를 사용함으로써, 실질적으로 투명한 특징을 갖는 표면을 형성할 수 있다. 추가로, 표면의 광학 투과도는 상기 언급된 자가 회복 특성으로 인해 심지어 물리적 스크래칭 후 최소로 영향을 받는다(즉, 내스크래치성).
도 14c는 B 액체가 없는 에폭시-수지 기재와 비교하여 전체 가시광선 파장(400-800㎚)에 걸쳐 더 높은 투과율을 보여주는 에폭시 수지 기반 SLIPS에 대한 에폭시 수지 기반 SLIPS를 보여준다.
도 15a 내지 도 15c는 금속 블록("H")이 온도 제어 플레이트(왼쪽)의 상부에 위치하고, 건조 다공성 막이 "H"(중앙)에 위치하고, B 액체로서의 과불화 액체로 습윤된 다공성 막(오른쪽)이 "H"(오른쪽)에 위치하는, 50℃(도 15b) 및 -20℃(도 15c)에서의 근적외선 범위 파장 개략도 및 이미지(즉, 파장 > 800㎚)를 보여준다; 도시된 바대로, 임의의 B 액체가 내부에 침윤되지 않은 다공성 막은 근적외선 파장을 산란시키는 반면, B 액체가 내부에 침윤되고 다공성 막을 갖는 SLIPS는 근적외선 파장에 투명하다.
도 15d는 B 액체가 없는 테플론 기재와 비교하여 전체 근적외선 범위(800-2300㎚)에 걸쳐 더 높은 투과율을 보여주는 테플론계 SLIPS에 대한 광학 투과율 측정을 보여준다.
표면 에너지 고려
특정한 실시양태에서, 조면화된 표면의 임계 표면 에너지가 B 액체의 표면 에너지보다 더 높도록 조면화된 표면이 작용기화될 수 있다; 이러한 조건 하에, B 액체의 완전 습윤이 조면화된 표면에 걸쳐 저절로 일어날 수 있다.
특정한 실시양태에서, B 액체는 조면화된 표면의 표면 에너지보다 낮은 표면 에너지를 갖는다. 일반적으로, B 액체의 표면 에너지가 밑에 있는 조면화된 표면의 표면 에너지보다 낮을 때, 이는 고체를 잘 습윤시키는 경향이 있다. 더 정확하게는, 액체의 퍼짐은 스프레딩 매개변수(S)에 따라 달라지고, 여기서 S=[E기재]건조-[E기재]습윤 = γSO-(γSL+γ)(γSO, γSL, γ: 각각 고체/공기, 고체/액체 및 액체/공기 계면에서의 표면 에너지)이다. 액체 방울이 S<0인 경우 표면을 부분적으로 습윤할 때 액체는 S>0인 경우 표면을 완전히 습윤한다(예를 들면, 문헌[P.-G. de Gennes, F. Brochard-Wyart, D. Quere, Capillarity and Wetting Phenomena: drops, bubbles, pearls, waves, Springer (New York, NY), 2004](이 문헌의 내용 전문은 본원에 참고로 포함됨) 참조). 따라서, 특정한 실시양태에서, B 액체의 표면 에너지는 스프레딩 매개변수(S)가 양인 것이다.
특정한 실시양태에서, 편평한 표면의 임계 표면 에너지(즉, γc-S)가 B 액체의 표면 장력에 필적하거나 이보다 낮을 수 있다(즉, γLV-B). 예를 들면, 조면화된 표면의 임계 표면 에너지는 B 액체의 표면 장력보다 적어도 1.25배 더 낮을 수 있다. 특정한 실시양태에서, 편평한 표면의 임계 표면 에너지가 B 액체의 표면 에너지보다 더 낮을 때, 조면화된 표면의 기공 내에 B 액체의 습윤을 촉진하도록 편평한 표면에 높은 정도의 조도가 제공될 수 있다.
특정한 실시양태에서, 원하는 표면 에너지 및/또는 임계 표면 에너지를 얻도록 B 액체 및/또는 조면화된 표면이 개질될 수 있다. 예를 들면, -CF3의 말단 작용기 또는 다른 유사한 불화탄소 기로 화학적으로 작용기화되는 중합체(예를 들면, 에폭시 수지, 실리콘 및 테플론)로부터 제조된 나노구조화된 표면 및 B 액체로서의 과불화 액체를 조면화된 표면으로서 사용할 수 있다.
사파이어, 다이아몬드, 규소, 유리 및 금속(예를 들면, 알루미늄)을 비롯한 다른 재료가 적합한 화학 작용기화 계획으로 또한 사용될 수 있다. 플라즈마 보조 화학 증기 증착, 화학 작용기화, 용액 증착, 층 증착, 증기 증착, 기계적 및 전자화학적 방법을 비롯한 당해 분야에 널리 공지된 방법에 의해 표면 코팅을 성취할 수 있다. 예를 들면, 하이드록실 기(즉, -OH)를 포함하는 표면을 다양한 상업적으로 구입 가능한 플루오로실란(예를 들면, 트라이데카플루오로-1,1,2,2-테트라하이드로옥틸-트라이클로로실란, 헵타데카플루오로-1,1,2,2-테트라-하이드로데실 트라이클로로실란 등)으로 작용기화할 수 있다. 특정한 실시양태에서, 플라즈마 처리와 같은 기술을 이용하여 -OH 작용기를 포함하도록 규소, 유리 및 알루미나와 같은 본래 산화물을 갖는 많은 재료를 활성화할 수 있다. 활성화 후, 낮은 표면 에너지를 갖는 표면이 제조될 수 있도록 실란 또는 다른 표면 개질제를 부착하기 위해 증기 또는 용액 증착 기술 중 어느 하나를 이용할 수 있다. 증기 증착의 경우, 표면을 실란 증기에 노출시킴으로써 증착을 수행할 수 있다. 용액 증착의 경우, 표면을 실란 또는 다른 표면 개질제의 용액 중에 침지하여 증착을 수행할 수 있고, 이후 증착 후 적절히 린스하고 건조할 수 있다. 다른 표면 개질제의 예로는 장쇄 과불화 카복실산(예를 들면, 퍼플루오로옥타데칸산 및 다른 동족체), 불화 포스폰산 및 설폰산, 불화 실란, 말단 작용기화 불화 중합체, 예컨대 (크리톡스 157 FSL, FSM, FSH와 같은) 계면활성제의 듀퐁 크리톡스 시리즈 및 이들의 조합을 들 수 있지만, 이들로 제한되지는 않는다. 표면 개질제 분자의 쇄는 선형 또는 분지형일 수 있고 이는 오직 부분적으로 불화될 수 있다. 반응성 및 개질 분자 및 개질하고자 하는 표면의 다른 특성에 따라 원하는 온도에서 용액 처리를 수행할 수 있다. 표면 개질을 위해 상이한 용매화 특성, 휘발성 및 비점의 다양한 용매를 사용할 수 있다. 단순한 침지 이외에, 표면을 노출시켜 개질제의 용액을 환류시킴으로써 또는 이를 표면에 연속 분무하거나, 표면이 개질될 필요가 있는 파이프를 통해 용액을 펌프질/재순환함으로써 또는 표면 및 개질제 용액이 접촉하게 하는 임의의 다른 적절한 방식에 의해 용액 개질을 수행할 수 있다. 적층 증착의 경우, 프라이머의 적층 증착 이후 희생 비드와 B 액체의 혼합물의 도포가 후행하고, 이를 건조하고 경화한다. 비드를 제거하여 인접한 다공성 테플론 유사 표면을 제조한다.
몇몇 다른 실시양태에서, 표면에 하이드록실 기가 부재하는 경우, 표면을 우선 금 또는 백금과 같은 금속의 박막으로 코팅할 수 있고, 금속 박막을 저 표면 에너지의 다양한 상업적으로 구입 가능한 티올(예를 들면, 헵탄 티올, 퍼플루오로데칸티올 등)로 작용기화할 수 있다. 유사하게, 예를 들면, 알칸 티올 용액을 사용하는 실란 증착에 대해 기술된 것과 유사한 증기 또는 용액 증착 기술을 수행할 수 있다.
일반적으로, 조면화된 고체와 B 액체 사이의 유사한 화학 성질을 갖는 것이 중요할 수 있다. 예를 들면, 불화탄소 작용기를 갖는 비극성 B 액체는 불화탄소 기(예를 들면, -CF3, -CF2)로 작용기화된 조면화된 고체 표면에 잘 접착할 수 있다. 다른 예에서, 극성 B 액체는 하이드록실 기(즉, -OH)로 작용기화된 조면화된 고체 표면에 잘 접착할 수 있다.
B 액체와 조면화된 표면 사이의 반응성
B 액체에 화학적으로 불활성이고 B 액체에 대해 우수한 습윤 특성을 갖는 조면화된 표면 재료를 선택할 수 있다. 특정한 실시양태에서, B 액체(및 유사하게 A 물체)는 조면화된 표면과 비반응성일 수 있다. 예를 들면, 조면화된 표면이 B 액체(또는 A 물체)와 접촉시 용해하지 않도록 조면화된 표면 및 B 액체(또는 A 물체)가 선택될 수 있다. 특히, 광범위한 극성 및 비극성 A 액체 및 이의 고화 형태, 예컨대 탄화수소 및 이들의 혼합물(예를 들면, 펜탄에서부터 헥사데칸 및 광유, 파라핀계 초경질 원유; 파라핀계 경질 원유; 파라핀계 경질-중밀도 원유; 파라핀계-나프텐계 중밀도 원유; 나프텐계 중밀도-중질 원유; 방향족-중간 중밀도-중질 원유; 방향족-나프텐계 중질 원유, 방향족-아스팔트질 원유 등까지), 케톤(예를 들면, 아세톤 등), 알콜(예를 들면, 메탄올, 에탄올, 아이소프로판올, 다이프로필렌 글라이콜, 에틸렌 글라이콜 및 글라이세롤 등), 물(0 내지 6.1M의 염화나트륨; 0 내지 4.6M의 염화칼륨 등과 같은 광범위한 염도를 가짐), 산(예를 들면, 농축 불화수소산, 염산, 질산 등) 및 염기(예를 들면, 수산화칼륨, 수산화나트륨 등), 비누 물, 세제, 계면활성제 농후 용액, 성에 및 얼음 등을 반발하도록 과불화 액체(B 액체)가 이례적으로 잘 작용한다.
B 액체의 습윤성
게다가, B 액체와의 습윤성과 같은 원하는 상호작용을 제공하기 위해 넓은 범위의 기하구조 및 크기 스케일에 걸쳐 조면화된 표면 토포그래피를 변경할 수 있다. 특정한 실시양태에서, B 액체 밑에 있는 마이크로/나노스케일 토포그래피는 액체 위킹 특성 및 조면화된 표면에 대한 B 액체의 접착을 증대시킬 수 있다. 그 결과, B 액체는 조면화된 표면을 균일하게 코팅할 수 있고 임의의 경사각에서 내부에 포획될 수 있다.
A 물체와 B 액체의 조합
비혼화성
특정한 실시양태에서, A 물체(즉, 시험 액체) 및 B 액체(즉, 기능성 액체층)가 비혼화성일 수 있다. 예를 들면, A 물체와 B 액체(예를 들면, 물 및 오일) 사이의 혼합 엔탈피는 충분히 높아서 이들은 함께 혼합될 때 서로 상 분리될 수 있다.
특정한 실시양태에서, A 물체가 작은 접촉각 이력을 갖거나 실질적으로 없는 접촉각 이력이 없도록 B 액체를 선택할 수 있다. 낮은 점도(즉, < 1㎠/초)의 B 액체는 낮은 접촉각 이력을 갖는 표면을 제조하는 경향이 있다. 예를 들면, 약 5°, 2.5°, 2° 미만 또는 심지어 1° 미만의 접촉각 이력을 얻을 수 있다. 낮은 접촉각 이력은 낮은 경사각(예를 들면, < 5°)에서 시험 A 물체가 미끄러지도록 조장하여, 표면의 액체 반발 특성을 추가로 증대시킬 수 있다.
A 물체 및 B 액체의 밀도
특정한 실시양태에서, A 물체의 밀도는 B 액체의 밀도보다 더 낮을 수 있다. 예를 들면, A 물체의 밀도는 B 액체의 밀도보다 적어도 약 1.5배 더 낮을 수 있다.
특정한 실시양태에서, A 물체가 이의 액체 형태의 이의 모세관 길이보다 작으면 A 물체의 밀도는 B 액체의 밀도보다 더 높을 수 있다.
표면 에너지
특정한 실시양태에서, B 액체의 임계 표면 에너지(γc-B)가 A 물체의 표면 에너지(즉, γLV-A)보다 낮을 수 있다(즉, γLV-A>γc-B). 예를 들면, B 액체의 임계 표면 에너지가 A 물체의 표면 에너지보다 적어도 1.05 배 더 낮을 수 있다.
고화 온도
특정한 실시양태에서, B 액체의 고화 온도는 A 물체의 고화 온도보다 더 낮을 수 있다. 특정한 실시양태에서, B 액체는 A 물체의 고화 온도 미만에서 이의 액체 상태를 유지하여, 이의 미끄러운 특성을 보유할 수 있다. 이론에 구속되고자 함이 없이, 심지어 A 물체가 고화하면서 액체 상태에서의 B 액체를 유지하는 적어도 두가지 이유가 있을 수 있다.
우선, 액체 상태에 유지된 B 액체를 갖는 것은, A 고체와 다른 고체 표면(즉, 조면화된 표면) 사이의 계면과 비교하여, 기재 표면에 정상적인 방향 및 이에 탄젠트 방향에서 A 고체와 B 액체 사이의 계면에서의 접착력을 감소시킬 수 있다. 표면 사이의 접착력이 접촉 표면적에 비례할 수 있고, 여기서 B 액체 표면의 평활도는 조면화된 표면과 비교하여 계면에서의 더 작은 표면적으로 인해 A 고체와 B 액체 사이에 접촉 영역을 최소화할 수 있다. 접착력 감소는 단위 영역마다 훨씬 감소된 힘으로 B 액체 표면으로부터의 A 고체의 제거를 수월하게 할 수 있다.
둘째, B 액체의 표면이 A 물체의 고화 온도 미만의 온도로 냉각될 때 B 액체의 초평탄 표면은 또한 공기로부터 A 물체의 응축을 감소시킬 수 있다(즉, A 물체의 기화 형태가 공기에 존재한다고 가정). 이는 B 액체 표면 위에 핵생성 자리가 없거나 심지어 없어서, A 물체의 핵생성 가능성을 크게 감소시킨다는 사실에 기인할 수 있다. 그 결과, 표면 위의 안개 및 성에(즉, 마이크로스케일 및 나노스케일의 A 물체의 고화 형태)의 형성은 다른 고체 표면과 비교하여 더 엄격한 조건(예를 들면, 공기에서의 A 물체의 더 낮은 온도 또는 더 높은 증기압)을 요할 수 있다. B 액체를 액체 상태로 유지시키기 위해, B 액체의 고화 온도는 대기압에서 A 물체의 비점보다 예를 들면 5∼150℃ 더 낮을 수 있다.
비점
특정한 실시양태에서, B 액체의 비점은 A 물체의 고화 온도보다 더 높을 수 있다. 특정한 실시양태에서, B 액체는 A 물체의 고화 온도 초과에서 이의 액체 상태를 유지시킬 수 있다. 추가로, 표면이 A 물체의 고화 온도 초과의 온도에서 유지되면서, 액체 상태를 유지시키는 것은 상기 언급된 액체 미끄러운 기능으로 인해 B 액체 표면으로부터 A 물체의 제거를 수월하게 할 수 있다. 이는 표면 제상에서의 용도에 특히 중요할 수 있고, 다른 고체 표면과 비교하여 (예를 들면, 더 낮은 온도에서의) 최소 에너지 유입을 이용하여 B 액체가 제상될 수 있다. B 액체를 액체 상태로 유지시키기 위해, B 액체의 비점은 대기압에서 A 물체의 고화 온도보다 더 높을 수 있고, 예를 들면 25∼250℃ 더 높을 수 있다.
조면화된 표면, A 물체 및 B 액체의 조합
특정한 실시양태에서, 조면화된 표면이 A 물체의 것과 비교하여 B 액체에 대한 더 높은 친화도를 갖도록 A 물체, B 액체 및 조면화된 표면을 선택할 수 있다. 조면화된 표면이 A 물체에 의해서기보다 B 액체에 의해 우선적으로 습윤되도록 조면화된 표면이 선택될 수 있다.
상기 기재된 방정식 (e2) 및 (e3)를 참조하면, (e2) 및 (e3) 둘 다를 충족하는 것은 안정한 윤활 필름 형성을 제공하는 것으로 일반적으로 밝혀졌다. 반대로, (e2)도 (e3)도 충족되지 않는 경우, B 액체가 A 물체에 의해 대체되는 것으로 일반적으로 관찰되었다. (e2) 또는 (e3)에 기재된 조건 중 어느 하나가 충족되는 경우에, B 액체는 A 물체에 의해 대체되거나 대체되지 않을 수 있다. 다수의 상이한 고체/A 액체/B 액체 조합이 시험되었고 그 결과를 (e2) 및 (e3)과 비교하였다. 하기 표 1에 도시된 바대로, 이러한 관계식은 상이한 시나리오에서 실험 조건의 모두에 알맞게 일치한다.
표 1. 지배 관계식과 다양한 고체-A 액체-B 액체 조합에 대한 실험 관찰의 비교.
Figure 112013074232769-pct00014
표 1에서, "Υ"는 B 액체가 안정한 윤활 필름을 형성하고, A 물체로 대체되지 않는다는 것을 나타내는 반면; "N"은 B 액체가 A 물체에 의해 대체된다는 것을 나타낸다.
PDMS는 폴리다이메틸실록산을 나타내고; PP는 폴리프로필렌을 나타내고; PTFE는 폴리테트라플루오로에틸렌을 나타낸다. 접촉각 및 계면 장력 값이 PDMS/물/PDMS, PP/물/PDMS, PTFE/물/PDMS의 조합에 대해 문헌으로부터 얻어진다는 것에 유의한다(예를 들면, 문헌[Israelachvili, J. N. Intermolecular and Surface Forces, Academic Press, 2011; Schonhorn, H., J. Phys. Chem. 70, 4086, 1966; Gao, L. and McCarthy, T. J., Langmuir 24, 9183-9188, 2008; Kobayashi, H. and Owen, M.J., Macromolecules 23, 4929-4933, 1990; Chaudhury, M. K. and Whitesides, G.M., Langmuir 7, 1013-1025, 1991; Lillehoj, P.B., Wei, F. and Ho, CM., Lab Chip 10, 2265 - 2270, 2010] 참조).
θ A 및 θ B 는 적어도 3회의 개별 측정으로부터 편평한 기재에 대해 측정된 정접촉각로부터 예측된다(표 2 참조).
표 2. 상이한 편평한 고체에서의 다양한 액체의 측정된 접촉각.
Figure 112013074232769-pct00015
R, γA, γB는 각각 기재의 조도 계수 및 A 물체 및 B의 표면 장력을 나타낸다(표 3 참조).
표 3. 다양한 극성 및 비극성 액체에 대해 측정된 표면 장력
Figure 112013074232769-pct00016
γA 및 γB가 문헌에서 정의된 γAX 및 γBX와 동일하고, X 매질이 이와 관련하여 구체적으로 공기라는 것을 유의한다. 변수 γAB는 A 물체-B 액체 계면에 대한 계면 장력을 나타낸다. 구체적으로, 물-과불화탄소 및 탄화수소-과불화탄소 계면에 대한 γAB는 펜던트 드롭 방법(표 4 참조)에 의해 측정하고, 물-탄화수소 계면의 경우는 제외되는데, 이는 식:
Figure 112013074232769-pct00017
(여기서 γA 및 γB는 액체 표면 장력의 분산력 기여임)로부터 예측된다[Fowkes, F. M., Ind. Eng. Chem. 56, 40-42, 1964; Israelachvili, J. N. Intermolecular and Surface Forces, Academic Press, 2011]. 물 표면 장력의 분산력 기여는 21.8mN/m이다[Fowkes, F. M., Ind. Eng. Chem. 56, 40-42, 1964]. S. 에폭시는 실란화된 에폭시 수지 기재를 나타낸다. 알칸은 CnH2n+2(여기서, n = 5, 6, 8, 10, 13 및 16)로 표시된다.
표 4. 과불화탄소과 다양한 액체 사이에 측정된 계면 장력
Figure 112013074232769-pct00018
특정한 경우에, A 물체가 조면화된 고체로부터 B 액체를 대체하지 않도록 A 물체의 표면 에너지보다 더 낮은 조면화된 표면 및 B 액체의 표면 에너지를 갖는 것이 바람직할 수 있다(표 1 참조).
특정한 실시양태에서, A 물체가 저 표면 장력 비극성 액체(예를 들면, 30mN/m 미만)일 때, 조면화된 표면은 저 표면 에너지 코팅(예를 들면, 30mJ/㎡ 미만), 예컨대 -CF3, -CF2H, -CF3 및 -CF2-, -CF2-CF3, -CF2-CFH-, -CF2-CH2-, -CFH-CH2- 등으로 작용기화될 수 있다. 더구나, 저 표면 에너지(예를 들면, 20mJ/㎡ 미만)를 나타내도록 퍼플루오로트라이부틸아민, 퍼플루오로트라이-n-펜틸아민, 퍼플루오로헥산, 퍼플루오로(2-부틸-테트라하이드로푸란), 퍼플루오로사이클로에터, 퍼플루오로 n-알킬 몰폴린, 퍼플루오로알킬에터, 퍼플루오로트라이프로필아민 등과 같은 B 액체가 선택될 수 있다.
특정한 실시양태에서, A 물체가 고 표면 장력 액체(예를 들면, 물, 안개, 응축) 또는 고화 유체(예를 들면, 얼음, 성에 등)일 때, 다른 더 높은 표면 에너지 유체(즉, 약 20mJ/㎡ 이상), 예컨대 폴리다이메틸실록산, 다른 액체 실리콘 엘라스토머 또는 상업용 음식물 등급 윤활제(예를 들면, 크리톡스(상표명) FG 윤활제), 오일(예를 들면, 올리브 오일, 캐뉼라 오일, 식물성 오일, 해바라기 오일, 이들의 혼합물 등) 등으로부터 B 액체가 선택될 수 있다. 특정한 실시양태에서, 저 표면 장력 액체에 의해, 조면화된 표면은 저 표면 에너지 코팅(예를 들면, 30mJ/㎡ 미만), 예컨대 -CF3, -CF2H, -CF3 및 -CF2-, -CF2-CF3, -CF2-CFH-, -CF2-CH2-, -CFH-CH2- 등으로 작용기화될 수 있다. SLIPS의 선택된 재료 조합이 표 5에 공지되어 있다.
표 5. SLIPS에 대한 재료 조합의 선택된 예.
Figure 112013074232769-pct00019
용도
광범위한 재료를 반발하는 표면이 바람직한 SLIPS에 대한 다양한 상이한 용도가 고안될 수 있다. 몇몇 비제한적인 예시적인 용도가 하기 기재되어 있다.
마이크로유체 시스템
측류가 유체 수송의 우세한 메커니즘인 마이크로유체 장치 및 시스템(도 10 참조, 디자인 D1 내지 D5 및 E1 내지 E5)에 대한 미니어쳐 채널에 SLIPS가 통합될 수 있다. 구체적으로, 유체 유동 조건은 특정한 유동 조건에서의 점성력에 대한 관성력의 비를 정량화하는 무치수 수인 레이놀즈(Reynolds) 수로 규명될 수 있다. 레이놀즈 수(Re)는 Re = νL/η로 추가로 표시될 수 있고, 여기서 ν는 유동의 평균 속도이고, L은 유동 시스템의 특징적인 길이이고, η는 유체의 동점도이다. 작은 레이놀즈 수(즉 Re < 100)의 경우, 유체 유동은 통상적으로 측류인 반면; 큰 레이놀즈 수(즉, Re > 2000)의 경우, 유동은 난류가 된다(예를 들면, 높은 유동 시스템에 대해 난류 억제 참조). 채널 치수가 통상적으로 10㎛ 내지 1㎜ 차수인 마이크로유체 시스템의 경우, 레이놀즈 수는 100 이하의 차수이다.
특정한 실시양태에서, 조면화된 표면을 갖는 전체 관 또는 파이프(예를 들면, 테플론 섬유의 다공성 네트워크를 갖는 테플론 관 또는 파이프)를 제조하거나 상업용으로 얻을 수 있다(제우스 잉크(Zeus, Inc.) 참조).
특정한 실시양태에서, SLIPS는 B 액체 침지된 다공성 막(예컨대, 테플론)을 채널의 내부에 부착함으로써 마이크로유체 시스템에 혼입될 수 있다(예를 들면, 도 9b-d 및 도 10 참조). B 액체 구성의 한정된 공급원으로 구성을 실행할 수 있고, 여기서 다공성 막에 보충될 수 있는 B 액체의 양은 고정된 양이다(도 10의 디자인 D1 내지 D5 참조). 대안적으로, 하나 이상의 저장소의 부착에 의해 B 액체 구성의 큰 공급원으로 구성을 실행할 수 있고, 여기서 B 액체는 도 10의 디자인 E1 내지 E5에 도시된 바대로 필요한 바대로 다공성 막에 일정하게 보충될 수 있다.
마이크로유체 채널이 유동 조건(예를 들면, 비교적 평활한 내벽을 갖는 마이크로유체 채널) 하에 B 액체에 충분히 "보유"되지 않는 조면화된 표면을 갖는 대안적인 실시양태에서, B 액체 및 A 액체를 채널에 동시에 주입하여 2상 유동을 형성함으로써 SLIPS가 생성될 수 있다(예를 들면, 문헌[Wong et al. J. Fluid. Mech. 497, 55-65 (2003)] 참조). 이러한 구성에서, B 액체는 채널의 중앙에서 A 액체로 채널 내벽에 부착할 수 있다(즉, 마크로스케일 유체 시스템에서의 코어 환상 유동의 것과 유사, 예를 들면 문헌[Bai et al., Annu. Rev. Fluid. Mech. 29, 65-90 (1997)] 참조). B 액체와 A 액체 사이의 상대 유속에 의해 B 액체의 두께를 조정할 수 있다. 이러한 시스템의 설계시, A 액체 및 B 액체의 재료 요건 및 조면화된 표면의 재료는 (e1) 조건을 충족하도록 선택될 수 있다.
특정한 실시양태에서, 2011년 7월 19일에 출원된 제PCT/US11/44553호(이 문헌의 내용 전문은 본원에 참고로 포함됨)에 기재된 바대로 전착을 이용하는 전도성(예를 들면, 금속, 전도성 중합체 등) 파이프, 실린더 및 임의의 다른 유로에서 조면화된 표면이 성장할 수 있다.
특정한 실시양태에서, B 액체는 극도의 온도 및 열 전달 특징, 생체적합성 또는 내전단성에 최적화되도록 선택될 수 있다. 통상적으로, 과불화 유체는 이러한 요건의 일부 또는 전부를 충족할 수 있다.
마이크로유체 채널 내에 유동에서의 (예를 들면, A 액체 및 B 액체 사이의 계면 경계에서의 분자가 고정되지 않고 자유로이 이동하는) A 액체-B 액체 계면의 높은 이동도는 A 액체가 면간 계면에서 미끄러지도록 할 수 있다. 이러한 미끄러움은 A 액체를 수송하는 데 필요한 항력을 감소시켜, A 액체를 마이크로유체 채널을 통해 밀어내는 에너지를 감소시킬 수 있다.
항력 감소 마이크로유체 장치 및 시스템은 유체의 에너지 효율 수송 또는 생물학적 성분의 비점착이 중요한 중요한 용도를 확인할 수 있다. 특정한 용도의 예로는 혈액, 타액, DNA 용액, 뇨, 땀 등과 같은 체액에 대한 통합 바이오센싱 시스템; 생물학적 집합체에 대한 분류 장치; 수혈 관 및 혈액 저장 팩키지; 인공 혈관; 혈액 세정 장치; 투석; 컴퓨터 칩에 대한 에너지 효율 마이크로유체 냉각 시스템; 중합체, 바이오-바코드, DNA 복합체(예를 들면, 문헌[Rothemund, Nature 440, 297-302 (2006)] 참조), 의약 등과 같은 마이크로유체 시스템에서의 재료 합성; 마이크로유체 계산 시스템(예를 들면, 문헌[Prakash and Gershenfeld, Science 315, 832-835 (2007); Fuerstman et al, Science 315, 828-832 (2007)] 참조); 신속한 약물 스크리닝(예를 들면, 문헌[Wong et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105, 5105-5110 (2008)] 참조); 약물 개발, 종이 진단 및 다른 랩온어칩(lab-on-a-chip) 또는 장기온어칩(organ-on-a-chip) 용도 등을 들 수 있다.
연료 수송, 고층 빌딩/구역 가열 및 냉각 및 연료 수송(고압 유동)을 위한 물 수송 파이프 및 터빈, 비행기 등/비행기 호일/해양 운송수단 선체에 대한 항력 감소 스킨
측류 및 난류가 유체 수송의 우세한 메커니즘인 대규모 유체 수송(도 10 참조, 디자인 D1 내지 D5 및 E1 내지 E5)에 대한 마크로스코프 채널/파이프 등 또는 비행기 호일/해양 운송 수단 선체(예를 들면, 잠수함)에 대한 항력 감소 스킨으로 SLIPS가 통합될 수 있다. 구체적으로, 채널 치수가 통상적으로 수 센티미터 내지 수 미터 차수인 마크로스케일 유동 시스템의 경우, 레이놀즈 수는 1000 이상의 차수이다. 고 유동 시스템의 경우, 레이놀즈 수는 통상적으로 2000 초과이고, 때때로 10000 차수만큼 높아질 수 있고, 이때 난류가 일어난다.
또한 채널/파이프 등의 내부에 다공성 막(예컨대, 테플론)을 부착함으로써 마크로스케일 유동 시스템으로 SLIPS가 혼입될 수 있다. 도 10의 디자인 E1 내지 E5에 도시된 바대로 채널/파이프 등에 직접 저장소를 부착함으로써 B 액체의 한정된 공급원 또는 B 액체의 무한한 공급원으로 구성을 실행할 수 있다(도 10의 디자인 D1 내지 D5 참조).
마크로스코프 채널/파이프가 유동 조건(예를 들면, 평활한 내벽을 갖는 마크로스코프 채널/파이프 등) 하에 B 액체에 충분히 "보유"되지 않는 조면화된 표면을 갖는 대안적인 실시양태에서, B 액체 및 작동하는 A 액체를 채널에 동시에 주입하여 코어-환상 유동을 형성함으로써 SLIPS가 생성될 수 있다(예를 들면, 문헌[Bai et al, Annu. Rev. Fluid. Mech. 29, 65-90 (1997)] 참조). 이러한 구성에서, B 액체는 채널의 중앙에서 A 액체로 채널 내벽에 부착할 수 있다. B 액체와 A 액체 사이의 상대 유속에 의해 B 액체층의 두께를 조정할 수 있다. 이러한 시스템의 설계시, A 액체 및 B 액체의 재료 요건 및 조면화된 표면의 재료는 (e1) 조건을 충족하도록 선택될 수 있다.
다른 실시양태에서, 윤활제 침지 다공성 막(예컨대, 테플론)을 표면에 접착함으로써 또는 이중 분무 코팅에 의해 또는 다른 상기 언급된 방법에 의해 SLIPS를 임의의 형상의 물체(예를 들면, 비행기 호일)에 혼입할 수 있다. 디자인 B1 내지 B8에 도시된 바대로 조면화된 표면에 저장소를 직접 부참함으로써 또는 도 10의 디자인 C1 내지 C8에 도시된 바대로 B 액체를 분무하여 보충함으로써 B 액체의 한정된 공급원 또는 B 액체의 무한한 공급원으로 구성을 실행할 수 있다(도 10의 디자인 A1 내지 A8 참조).
특정한 실시양태에서, 2011년 7월 19일에 출원된 제PCT/US11/44553호(이 문헌의 내용 전문은 본원에 참고로 포함됨)에 기재된 바대로 전착을 이용하는 전도성(예를 들면, 금속, 전도성 중합체 등) 파이프, 실린더 및 임의의 다른 유로에서 조면화된 표면이 성장할 수 있다.
특정한 실시양태에서, 파이프, 실린더 또는 다른 원하는 유로는 에칭제가 유로와 접촉하는 영역에서 표면 조도를 생성하도록 에칭제로 에칭될 수 있다. 에칭제로는 화학 액체, 블라스팅 입자, 반응성 플라즈마 또는 원하는 표면 조도를 유도할 수 있는 임의의 다른 재료/공정을 들 수 있다. 특정한 실시양태에서, 에칭 공정을 정지하거나 유로에 불활성 액체 또는 증기를 도입함으로써 에칭을 종료할 수 있다. 특정한 실시양태에서, B 액체는 에칭을 중지시키고 SLIPS를 형성함과 동시에 불활성 액체로서 제공될 수 있다.
특정한 실시양태에서, 불활성 액체를 도입하기 전에, 조면화된 표면의 임의의 원하는 화학 개질을 제공할 수 있는 제2 액체 또는 증기를 도입할 수 있다.
광학 투과도에 대한 기재와 지수 일치되고, 극도의 온도 및 열 전달 특징, 생체적합성 또는 내전단성에 최적화되도록 B 액체가 선택될 수 있다. 통상적으로, 과불화 유체는 요건의 일부 또는 전부를 충족할 수 있다.
마크로스케일 채널/파이프 등 내의 유동에서의 A 액체-B 액체 계면의 이동도는 A 액체와 B 액체 사이에 계면 경계에서 A 액체가 미끄러지도록 할 수 있다. 이러한 미끄러짐은 A 액체를 수송하는 데 필요한 항력을 감소시켜, A 액체를 마크로스케일 채널/파이프 등을 통해 미는 에너지를 감소시킬 수 있다.
항력 감소 마크로스케일 채널/파이프 등의 장치 및 시스템은 유체의 에너지 효율 수송, 다양한 상이한 성분 및 재료(예를 들면, 얼음)의 비점착이 중요한 중요한 용도를 발견할 수 있다. 특정한 용도로는 구역 가열 및 냉각 시스템; 물/오일/연료 수송 및 저장; 방빙 비행기 호일/터빈; 화학(및 기타) 산업에서의 열 교환 파이프 및 쟈켓; 생물부착 저항 파이프; 선박/잠수함에 대한 생물부착 저항 코팅 등을 들 수 있다.
냉동
현대의 '성에가 없는' 냉장고는 상당한 양의 자본 비용 및 에너지 소비를 부과하는 각각의 제상 사이클 동안의 20∼30분의 능동 가열로 매일 6시간까지 열 교환기의 표면에 형성된 성에를 제거하기 위해 빌트인 전기 가열기를 사용한다. 따라서, 성에 형성의 감소 및 제상 사이클의 주기 및 기간의 감소는 사용되는 에너지를 상당히 제한하고 우리 환경으로의 탄소 배출을 감소시킨다.
따라서, SLIPS가 사용할 수 있는 다른 특정한 용도로는 산업용 및 주거용 냉장고에서의 응축, 성에 형성 및 얼음 축적되는 냉장고 코일, 핀, 카트리지 및 다른 냉장 표면에 대한 코팅을 들 수 있다. 특정한 실시양태에서, 냉장고 코일은 2011년 7월 19일에 출원된 제PCT/US11/44553호(이 문헌의 내용 전문은 본원에 참고로 포함됨)에 기재된 바대로 전도성 중합체의 전착을 이용하여 원하는 다공성 표면으로 제공될 수 있다. 이후, 구체적으로 물, 얼음 및 성에를 반발할 수 있는 B 액체가 선택될 수 있다. 조면화된 표면은 B 액체의 초평탄층을 위에 형성하도록 침윤될 수 있다. 특정한 실시양태에서, B 액체의 임의의 손실을 보충할 수 있는 저장소가 제공될 수 있다(예를 들면, 도 7b 및 도 9a 및 도 10의 디자인 A1 내지 A8, B1 내지 B8 및 C1 내지 C8 참조). SLIPS를 갖는 냉장고 코일이 일정량의 성에 형성을 상당히 감소시킬 수 있는 제상 시스템에 연결될 수 있다. 특정한 실시양태에서, 훨씬 더 낮은 온도로 더 짧은 기간 동안 냉장고 코일을 가열하여 성에를 제거함으로써 축적된 임의의 성에를 (종래의 냉장고 코일과 비교하여) 더 용이하게 제거할 수 있다. 특정한 실시양태에서, 당해 분야에 현재 사용되는 코일을 제상하기 위해 공기의 따뜻한 스트림을 생성하는 압축기의 리버스 사이클과 같은 공기의 기계적 교반 또는 온화한 유동은 냉장고 코일로부터 용융된 성에(예를 들면, 물 액적)의 제거를 추가로 진척시킬 수 있다.
특정한 실시양태에서, SLIPS는 이 위의 응축을 억제하거나 감소하거나 지연시킬 뿐만 아니라, 임의의 응축된 얼음/성에는 짧은 가열에 의해 효과적으로 제거되어 응축된 성에/얼음을 물 액적으로 변형시키고, 이후 온화한 교반 또는 공기 유동이 후행하여 액적 또는 전체 얼음 조각을, 거의 순간적으로, 효과적으로 제거하여 냉장고 코일의 표면이 다음의 냉각 사이클에 준비되게 만든다. 현재의 산업적 실행은 냉장고 코일을 각각의 제상 사이클 동안 15∼30분 동안 매일 4∼6 시간 동안 실온까지 가열할 것을 요한다. 그러나, SLIPS는 용융 온도(약 5℃)보다 오직 약간 높은 온도로 얼음 형성 및 얼음 접착을 방지하고, 제상 사이클의 기간을 1분 미만으로 단축시킬 수 있다.
이러한 용도에 특히 중요할 수 있는 추가의 기준으로는 최소화된 증발 속도, 증대된 액체/얼음 반발성에 대한 최적화된 점도, 개선된 열 전달 특징, 낮은 동결점 등을 들 수 있다. 그러므로, 이러한 특징의 모든 또는 최적화된 조합을 제공하도록 B 액체 및 조면화된 표면이 선택될 수 있다.
특정한 실시양태에서, 조면화된 알루미늄, 구리, 폴리피롤, 폴리아닐린 등으로부터 조면화된 표면이 선택될 수 있고, 퍼플루오로폴리에터로부터 B 액체가 선택될 수 있다.
비행기, 송전선, 터빈, 오일 수송 파이프라인 및 통신 장비에 대한 방빙 표면
얼음 형성 및 부착물은 많은 필수 기반시설, 예컨대 비행기, 송전선, 터빈, 해양 선박, 오일 수송 파이프라인 및 통신 장비에 대한 심각한 경제적 및 안전성 문제점을 제시한다. SLIPS가 사용될 수 있는 하나의 특정한 용도로는 상기 언급된 기반시설 등에 대한 방빙 코팅을 들 수 있다.
특정한 실시양태에서, 다공성 표면(즉, 조면화된 표면)을 제공하도록 건축 재료의 표면이 조면화될 수 있다. 이후, 물 응축물, 성에 및 얼음 등과 같은 오염물질을 반발할 수 있는 B 액체가 선택될 수 있다. 이후, 조면화된 표면은 B 액체로 침윤되어 B 액체의 초평탄층을 위에 형성할 수 있다. 특정한 실시양태에서, B 액체의 임의의 손실을 보충할 수 있는 저장소가 제공될 수 있다(예를 들면, 도 9b 및 도 9c 및 도 10의 디자인 A1 내지 A8, B1 내지 B8 및 C1 내지 C8 참조).
이러한 카테고리의 용도에 특히 중요할 수 있는 추가의 기준으로는 내전단성, 자가 회복 및 극도의 온도 범위에서의 안정성을 들 수 있다. 그러므로, 이러한 특징의 모든 또는 최적화된 조합을 제공하는 B 액체 및 조면화된 표면이 선택될 수 있다.
특정한 실시양태에서, 플루오로실란화 재료로부터 조면화된 표면이 선택될 수 있고, 퍼플루오로폴리에터로부터 B 액체가 선택될 수 있다. 다른 비불화 재료는 다공성 고체로서 실리콘 엘라스토머를 포함하고, B 액체로서 액체 실리콘을 포함한다.
내지문 스크린
SLIPS가 사용될 수 있는 또 다른 특정한 용도로는 이동 장치, 컴퓨터, 자동 입출금기 등에 대한 윈도우 또는 광학 스크린의 내지문 코팅을 들 수 있다. 예를 들면, SLIPS는 지문의 빌드업 및 광범위한 액체 오염물질에 대한 방수성을 방지하기 위해 광학 표면 위에 도포될 수 있다.
대부분의 평활한 고체 표면에 보유되는 피지(예를 들면, 립스틱) 및 땀(즉, 염수)으로 대부분 이루어진 표면에 손가락의 접촉에 의해 지문이 새겨져 남는다. SLIPS의 비교적 비습윤, 저접착 및 자가 회복 특성으로, 지문 잔류물이 액체 표면에 부착하여 머물기 어렵다.
특정한 실시양태에서, 광학 표면을 패턴형성하여 다공성 표면(즉, 조면화된 표면)을 제공할 수 있다. 몇몇 경우에, 다공성 고체는 방현 특성(예를 들면, 섬유의 랜덤 네트워크)을 제공하도록 설계될 수 있다. 이후, 물, 알콜 및 오일 등과 같은 오염물질을 반발할 수 있는 B 액체가 선택될 수 있다. 게다가, B 액체의 굴절률이 광학 표면의 굴절률과 일치하여 광학 투과도를 증대시키도록 B 액체가 선택될 수 있다. 이후, 조면화된 표면이 침윤되어 B 액체의 초평탄층을 위에 형성할 수 있다. 특정한 실시양태에서, B 액체의 임의의 손실을 보충할 수 있는 저장소가 제공될 수 있다(예를 들면, 도 9b 및 도 9c 및 도 10의 디자인 A1 내지 A8, B1 내지 B8 및 C1 내지 C8 참조).
이러한 용도에 특히 중요할 수 있는 추가의 기준으로는 광학 투과도, 내전단성 및 신속한 자가 회복을 들 수 있다. 그러므로, 이러한 특징의 모든 또는 최적화된 조합을 제공하는 B 액체 및 조면화된 표면이 선택될 수 있다.
특정한 실시양태에서, 플루오로실란화 유리/다공성 테플론으로부터 조면화된 표면이 선택될 수 있고, 퍼플루오로폴리에터로부터 B 액체가 선택될 수 있다.
빌딩 및 건축 재료: 낙서 방지 표면
SLIPS가 사용될 수 있는 하나의 특정한 용도로는 빌딩, 조각상, 대중 기반시설 등에 대한 낙서 방지 코팅을 들 수 있다.
특정한 실시양태에서, SLIPS가 유성/수성 분무 페인트의 습윤에 저항하므로 낙서 방지 목적에 이를 사용할 수 있다. 심지어 페인트가 SLIPS에 고화하더라도, 페인트는 접착 테이프 등에 의해 용이하게 제거될 수 있는 표면에 매우 낮은 접착력을 갖는다(예를 들면, 도 25 참조). 게다가, 고화된 페인트는 미량의 잔류물을 남기는 일 없이 아세톤과 같은 규칙적인 용매에 의해 또한 제거될 수 있다.
특정한 실시양태에서, 건축 재료의 표면이 조면화되어 다공성 표면(즉, 조면화된 표면)을 제공할 수 있다. 이후, 수성 분무 페인트, 유성 분무 페인트, 비 등과 같은 오염물질을 반발할 수 있는 B 액체가 선택될 수 있다. 이후, 조면화된 표면이 B 액체로 침윤되어 B 액체의 초평탄층을 위에 형성할 수 있다. 특정한 실시양태에서, B 액체의 임의의 손실을 보충할 수 있는 저장소가 제공될 수 있다(예를 들면, 도 9b 및 도 9c 및 도 10의 디자인 A1 내지 A8, B1 내지 B8 및 C1 내지 C8 참조).
이러한 카테고리의 용도에 특히 중요할 수 있는 추가의 기준으로는 내전단성, 자가 회복, 및 습윤 방지 및 접착 방지를 들 수 있다. 그러므로, 이러한 특징의 모든 또는 최적화된 조합을 제공하는 B 액체 및 조면화된 표면이 선택될 수 있다.
특정한 실시양태에서, 플루오로실란화 재료로부터 조면화된 표면이 선택될 수 있고, 퍼플루오로폴리에터로부터 B 액체가 선택될 수 있다.
빌딩 및 건축 재료: 자가 세정 표면, 빌딩, 광고판, 표지판, 위생 시스템(예를 들면, 변기), 해충 구제 재료 등
SLIPS가 사용될 수 있는 다른 용도로는 자가 세정 빌딩, 광고판, 표지판, 해충 구제, 위생 시스템(예를 들면, 변기) 등을 들 수 있다. 예를 들면, SLIPS가 빌딩, 윈도우, 광고판, 표지판 등의 측면에 도포되어 자가 세정 및 곤충 퇴치 능력을 제공할 수 있다. 우선, 다공성 기재와 같은 조면화된 표면의 대형 시트가 빌딩, 광고판, 표지판 등에 도포될 수 있다. 이후, 스모그, 먼지, 곤충, 새 배설물 등과 같은 오염물질을 반발할 수 있는 적합한 B 액체가 선택될 수 있고 조면화된 표면이 내부에 침윤되어 B 액체의 초평탄층을 위에 형성할 수 있다. 특정한 실시양태에서, 증발, 환경 손상, 마모 및 인열 등으로 인해 B 액체의 임의의 손실을 보충할 수 있는 저장소가 제공될 수 있다.
특정한 실시양태에서, SLIPS가 유성/수성 분무 페인트의 습윤에 저항하므로 낙서 방지 목적에 이를 사용할 수 있다. 심지어 페인트가 SLIPS에 고화하더라도, 페인트는 접착 테이프 등에 의해 용이하게 제거될 수 있는 표면에 매우 낮은 접착력을 갖는다(예를 들면, 도 25 참조). 게다가, 고화된 페인트는 미량의 잔류물을 남기는 일 없이 아세톤과 같은 규칙적인 용매에 의해 또한 제거될 수 있다.
특정한 실시양태에서, 화장실 수세 시스템과 같은 공동 위생 시스템에 대한 코팅에 SLIPS를 사용할 수 있다. 더 구체적으로, 윤활제(B 액체)는 기존의 기반시설에 용이하게 통합되고, 변기에 플러슁되어 SLIPS를 새롭게 하고, 이후 액체 및 고체 폐기물 둘 다에 대한 점착 방지 및 습윤 방지 표면으로서 사용될 수 있다. 또한, SLIPS에 의한 박테리아/바이오필름과 열악한 접착력으로 인해 항박테리아 표면으로서 SLIPS가 또한 사용될 수 있다. 위생 시스템에의 SLIPS의 통합은 물 및 공격적인 소독제의 사용을 최소화하는 지속 가능한 방식을 제시하여, 지방 및 대도시 구역 둘 다에서의 질병 확산을 감소시키는 것을 돕는다.
이러한 용도에 특히 중요할 수 있는, 오염물질의 반발성 이외의, 추가의 기준으로는 광학 투과도, 생체적합성, 최소화된 증발 속도, 증대된 액체/얼음 반발성에 대한 최적화된 점도를 들 수 있다. 그러므로, 이러한 특징의 모든 또는 최적화된 조합을 제공하도록 B 액체 및 조면화된 표면이 선택될 수 있다.
특정한 실시양태에서, 다공성 테플론 코팅된 금속으로부터 조면화된 표면이 선택될 수 있고, 퍼플루오로폴리에터로부터 B 액체가 선택될 수 있다.
직물, 천 및 신발
SLIPS가 사용될 수 있는 또 다른 용도는 자가 세정 직물, 천 및 신발 등을 포함한다. 예를 들면, B 액체가 직물, 의류(예를 들면, 고어텍스(Gore-Tex)) 및 신발에 대한 다공성 재료로 침윤될 수 있다. 먼지, 곤충, 새 배설물, 간장 등, 와인 등, 올리브 오일 등과 같은 오염물질을 반발할 수 있는 적합한 B 액체가 선택될 수 있고, 조면화된 표면이 내부로 침윤되어 B 액체의 초평탄층을 위에 형성할 수 있다. 특정한 실시양태에서, 증발, 환경 손상, 마모 및 인열 등으로 인한 B 액체의 임의의 손실을 보충할 수 있는 저장소가 제공될 수 있다.
특정한 실시양태에서, 먼지, 스모그, 새 배설물 등과 같은 오염물질이 SLIPS 표면에 일시적으로 "점착"할 수 있지만, 오염물질(예를 들면, 용매, 물, 비 또는 심지어 이슬)을 유인하는 액체와 같은 "제2 A 물체"의 도입은 오염물질을 수집하고 이를 운반해 감으로써 자가 세정을 추가로 증대시킬 수 있는 것으로 고려된다(예를 들면, 도 26 참조).
이러한 용도에 특히 중요할 수 있는, 오염물질의 반발성 이외의, 추가의 기준으로는 광학 투과도, 생체적합성, 감소된 증발 속도, 증대된 액체/얼음 반발성에 대한 최적화된 점도를 들 수 있다. 그러므로, 이러한 특징의 모든 또는 최적화된 조합을 제공하도록 B 액체 및 조면화된 표면이 선택될 수 있다.
특정한 실시양태에서, 다공성 테플론 코팅된 금속으로부터 조면화된 표면이 선택될 수 있고, 퍼플루오로폴리에터로부터 B 액체가 선택될 수 있다.
선발/보트 - 해양 생물오손 방지에서의 코팅
SLIPS가 사용될 수 있는 다른 용도로는 선박/보트/잠수함 등에서의 해양 생물부착 방지 코팅을 들 수 있다. 예를 들면, SLIPS가 선박/보트/잠수함 등의 측면에 도포되어 생물부착 방지 능력을 제공할 수 있다. 우선, 다공성 기재와 같은 조면화된 표면의 대형 시트가 분무 코팅에 의해 선박/보트/잠수함 등에 도포될 수 있다. 이후, 홍합, 멍게, 따개비, 서관충, 서관충 유충, 규조류 '점액질' 등과 같은 해양 오염물질의 침강을 방지할 수 있는 적합한 B 액체가 선택될 수 있고, 조면화된 표면이 B 액체로 침윤되어 B 액체의 초평탄층을 위에 형성할 수 있다. 특정한 실시양태에서, 증발, 환경 손상, 마모 및 인열 등으로 인한 B 액체의 임의의 손실을 보충할 수 있는 저장소가 제공될 수 있다.
특정한 실시양태에서, 홍합, 멍게, 따개비, 서관충, 서관충 유충, 규조류 '점액질', 미생물 등과 같은 해양 오염물질이 SLIPS 표면에 일시적으로 "점착"할 수 있지만, 오염물질을 전단 파괴하는 액체(예를 들면, 물)와 같은 "제2 A 물체"의 도입은 오염물질을 운반해 감으로써 자가 세정을을 추가로 증대시킬 수 있는 것으로 고려된다.
이러한 용도에 특히 중요할 수 있는, 오염물질의 반발성 이외의, 추가의 기준으로는 생체적합성, 최소화된 증발 속도, 해양 오염물질과의 감소된 접착력에 최적화된 점도를 들 수 있다. 그러므로, 이러한 특징의 모든 또는 최적화된 조합을 제공하는 B 액체 및 조면화된 표면이 선택될 수 있다.
특정한 실시양태에서, 다공성 테플론 코팅된 금속으로부터 조면화된 표면이 선택될 수 있고, 퍼플루오로폴리에터로부터 B 액체가 선택될 수 있다.
카메라/윈도우와 같은 장치에 대한 코팅
SLIPS가 사용될 수 있는 하나의 특정한 용도로는 카메라, 윈도우 등과 같은 장치에 대한 코팅을 들 수 있다. 예를 들면, SLIPS가 광학 부품에 도포되어 조작 동안 오염물질의 접착을 방지할 수 있다.
특정한 실시양태에서, 윈도우 표면을 패턴형성하여 다공성 표면(즉, 조면화된 표면)을 제공할 수 있다. 이후, 비, 지문 등과 같은 오염물질을 반발할 수 있는 B 액체가 선택될 수 있다. 상기 장치가 수중 용도에 의도되는 경우, 홍합, 멍게, 따개비, 서관충, 서관충 유충, 규조류 '점액질', 미생물, 해양 생물로부터의 배출물(예를 들면, 낙지 먹물) 등과 같은 오염물질을 반발할 수 있는 B 액체가 선택될 수 있다. 게다가, B 액체의 굴절률이 윈도우, 카메라 등과 같은 장치의 굴절률과 일치하도록 B 액체가 선택될 수 있다. 이후, 조면화된 표면이 B 액체로 침윤되어 B 액체의 초평탄층을 위에 형성할 수 있다. 특정한 실시양태에서, B 액체의 임의의 손실을 보충할 수 있는 저장소가 제공될 수 있다(예를 들면, 도 9b 및 도 9c 및 도 10의 디자인 A1 내지 A8, B1 내지 B8 및 C1 내지 C8 참조).
이러한 카테고리에서의 용도에 특히 중요할 수 있는 추가의 기준으로는 광학 투과도, 고압 안정성, 생물학적 적합성, 내전단성을 들 수 있다. 그러므로, 이러한 특징의 모든 또는 최적화된 조합을 제공하도록 B 액체 및 조면화된 표면이 선택될 수 있다.
특정한 실시양태에서, 플루오로실란화 유리로부터 조면화된 표면이 선택될 수 있고, 퍼플루오로폴리에터로부터 B 액체가 선택될 수 있다.
야간 촬상/다른 적외선 관련 광학 용도
SLIPS가 사용될 수 있는 또 다른 특정한 용도로는 야간 촬상/다른 적외선 관련 광학 장치에 대한 윈도우 또는 광학 부품에 대한 코팅을 들 수 있다. 예를 들면, SLIPS가 광학 부품에 도포되어 안개/성에/얼음 빌드업 및 광범위한 액체 오염물질에 대한 방수성을 방지할 수 있다.
특정한 실시양태에서, 윈도우 표면을 패턴형성하여 다공성 표면(즉, 조면화된 표면)을 제공할 수 있다. 이후, 안개, 성에, 얼음, 오일, 유성/수성 잉크, 스모그, 먼지, 곤충, 새 배설물 등과 같은 오염물질을 반발할 수 있는 B 액체가 선택될 수 있다. 게다가, B 액체의 굴절률이 광학 부품의 윈도우의 굴절률과 일치하도록 B 액체가 선택될 수 있다. 이후, 조면화된 표면은 침윤되어 B 액체의 초평탄층을 위에 형성할 수 있다. 특정한 실시양태에서, B 액체의 임의의 손실을 보충할 수 있는 저장소가 제공될 수 있다(예를 들면, 도 9b 및 도 9c 및 도 10의 디자인 A1 내지 A8, B1 내지 B8 및 C1 내지 C8 참조).
이러한 용도에 특히 중요할 수 있는 추가의 기준으로는 근 IR 범위에 대한 광학 투과도, 저 동결점, 고압 안정성, 최소화된 증발 속도, 증대된 액체/얼음 반발성에 최적화된 점도를 들 수 있다. 그러므로, 이러한 특징의 모든 또는 최적화된 조합을 제공하도록 B 액체 및 조면화된 표면이 선택될 수 있다.
특정한 실시양태에서, 플루오로실란화 유리/다공성 테플론으로부터 조면화된 표면이 선택될 수 있고, 퍼플루오로트라이-n-펜틸아민으로부터 B 액체가 선택될 수 있다.
태양 전지, 지붕 타일링
SLIPS가 사용될 수 있는 다른 특정한 용도로는 태양 전지 및 지붕 타일링에 대한 코팅을 들 수 있다. 예를 들면, SLIPS가 태양 전지/지붕 타일링의 광학 스크린에 도포되어 안개/성에/얼음 빌드업 및 광범위한 액체 오염물질 및 고체 오염물질에 대한 방수성을 방지할 수 있다.
특정한 실시양태에서, 윈도우 표면을 패턴형성하여 다공성 표면(즉, 조면화된 표면)을 제공할 수 있다. 이후, 안개, 성에, 얼음, 오일, 스모그, 먼지, 곤충, 새 배설물과 같은 오염물질을 반발할 수 있는 B 액체가 선택될 수 있다. 게다가, B 액체의 굴절률이 광학 스크린의 윈도우의 굴절률과 일치하도록 B 액체가 선택될 수 있다. 이후, 조면화된 표면이 침윤되어 B 액체의 초평탄층을 위에 형성할 수 있다. 특정한 실시양태에서, B 액체의 임의의 손실을 보충할 수 있는 저장소가 제공될 수 있다(예를 들면, 도 9b 및 도 9c 및 도 10의 디자인 A1 내지 A8, B1 내지 B8 및 C1 내지 C8 참조).
이러한 용도에 특히 중요할 수 있는 추가의 기준으로는 가시광선 및 근 IR 범위 둘 다에 대한 광학 투과도, 저 동결점, 최소화된 증발 속도, 증대된 액체/얼음 반발성에 최적화된 점도 및 내전단성을 들 수 있다. 그러므로, 이러한 특징의 모든 또는 최적화된 조합을 제공하도록 B 액체 및 조면화된 표면이 선택될 수 있다.
특정한 실시양태에서, 플루오로실란화 유리/다공성 테플론으로부터 조면화된 표면이 선택될 수 있고, 퍼플루오로트라이-n-펜틸아민/폴리플루오로폴리에스터로부터 B 액체가 선택될 수 있다.
방담성 렌즈/고글
SLIPS가 또한 방담성 렌즈/고글에 대한 코팅으로서 사용될 수 있다. 예를 들면, SLIPS가 렌즈/고글의 광학 표면에 도포되어 안개/성에/얼음 빌드업 및 광범위한 액체 오염물질 및 고체 오염물질에 대한 방수성을 방지할 수 있다.
특정한 실시양태에서, 광학 표면을 패턴형성하여 다공성 표면(즉, 조면화된 표면)을 제공할 수 있다. 이후, 안개, 성에, 얼음, 오일, 스모그, 먼지, 곤충, 새 배설물 등과 같은 오염물질을 반발할 수 있는 B 액체가 선택될 수 있다. 게다가, B 액체의 굴절률이 광학 스크린의 윈도우의 굴절률과 일치하도록 B 액체가 선택될 수 있다. 이후, 조면화된 표면이 침윤되어 B 액체의 초평탄층을 위에 형성할 수 있다. 특정한 실시양태에서, B 액체의 임의의 손실을 보충할 수 있는 저장소가 제공될 수 있다(예를 들면, 도 9b 및 도 9c 및 도 10의 디자인 A1 내지 A8, B1 내지 B8 및 C1 내지 C8).
이러한 용도에 특히 중요할 수 있는 추가의 기준으로는 가시광선 및 근 IR 범위 둘 다에 대한 광학 투과도, 저 동결점, 최소화된 증발 속도, 증대된 액체/얼음 반발성에 최적화된 점도 및 내전단성을 들 수 있다. 그러므로, 이러한 특징의 모든 또는 최적화된 조합을 제공하도록 B 액체 및 조면화된 표면이 선택될 수 있다.
특정한 실시양태에서, 플루오로실란화 유리로부터 조면화된 표면이 선택될 수 있고, 퍼플루오로트라이-n-펜틸아민/폴리플루오로폴리에스터로부터 B 액체가 선택될 수 있다.
로봇 내시경
SLIPS가 사용될 수 있는 하나의 특정한 용도로는 로봇 내시경을 들 수 있다. 예를 들면, SLIPS가 광학 부품에 도포되어 조작 동안 복잡한 생물학적 유체, 재료, 세포, 조직의 접착을 방지할 수 있다.
특정한 실시양태에서, 내시경의 끝을 패턴형성하여 다공성 표면(즉, 조면화된 표면)을 제공할 수 있다. 이후, 혈액, 세포, 조직 등과 같은 오염물질을 반발할 수 있는 B 액체가 선택될 수 있다. 게다가, B 액체의 굴절률이 내시경의 끝의 굴절률과 일치하도록 B 액체가 선택될 수 있다. 이후, 조면화된 표면이 침윤되어 B 액체의 초평탄층을 위에 형성할 수 있다. 특정한 실시양태에서, B 액체의 임의의 손실을 보충할 수 있는 저장소가 제공될 수 있다(예를 들면, 도 9b 및 도 9c 및 도 10의 디자인 A1 내지 A8, B1 내지 B8 및 C1 내지 C8 참조).
이러한 용도에 특히 중요할 수 있는 추가의 기준으로는 생물학적 적합성, 광학 투과도, 내전단성 및 자가 회복을 들 수 있다. 그러므로, 이러한 특징의 모든 또는 최적화된 조합을 제공하도록 B 액체 및 조면화된 표면이 선택될 수 있다.
특정한 실시양태에서, 플루오로실란화 유리로부터 조면화된 표면이 선택될 수 있고, 퍼플루오로데칼린으로부터 B 액체가 선택될 수 있다. 특정한 실시양태에서, 테플론/퍼플루오로데칼린과 같은 조면화된 표면/B 액체 조합이 또한 선택될 수 있다. 추가로 예로는 조면화된 실리콘 엘라스토머, 예컨대 폴리다이메틸실록산을 들 수 있고, 액체 폴리다이메틸실록산으로부터 B 액체가 선택될 수 있다.
폐기물-물 처리에 대한 오염 방지 막 필터
SLIPS가 사용될 수 있는 다른 용도로는 폐수 처리에 대한 막 필터를 들 수 있다. 예를 들면, SLIPS가 막 필터의 표면에 도포되어 폐수에서의 잔해, 바이오필름, 광상의 접착을 방지할 수 있다.
특정한 실시양태에서, 막 필터를 패턴형성하여 다공성 표면(즉, 조면화된 표면)을 제공할 수 있다. 이후, 광상, 바이오필름 등과 같은 오염물질을 반발할 수 있는 B 액체가 선택될 수 있다. 조면화된 표면이 침윤되어 B 액체의 초평탄층을 위에 형성할 수 있다. 특정한 실시양태에서, B 액체의 임의의 손실을 보충할 수 있는 저장소가 제공될 수 있다(예를 들면, 도 9b 및 도 9c 및 도 10의 디자인 A1 내지 A8, B1 내지 B8 및 C1 내지 C8 참조).
이러한 용도에 특히 중요할 수 있는 추가의 기준으로는 생물학적 적합성, 열 저항, 내전단성 및 자가 회복을 들 수 있다. 그러므로, 이러한 특징의 모든 또는 최적화된 조합을 제공하도록 B 액체 및 조면화된 표면이 선택될 수 있다.
특정한 실시양태에서, 플루오로실란화 중합체로부터 조면화된 표면이 선택될 수 있고, 퍼플루오로폴리에터로부터 B 액체가 선택될 수 있다. 특정한 실시양태에서, 조면화된 표면/B 액체 조합, 예컨대 테플론/퍼플루오로폴리에터가 또한 선택될 수 있다. 추가의 예로는 조면화된 실리콘 엘라스토머, 예컨대 폴리다이메틸실록산을 들 수 있고, 액체 폴리다이메틸실록산으로부터 B 액체가 선택될 수 있고; 조면화된 폴리프로필렌 및 B 액체가 액체 폴리다이메틸실록산 또는 퍼플루오로폴리에터로서 선택될 수 있다.
음식물 저장 또는 일상 소모품을 위한 취사도구, 병/컨테이너
SLIPS가 사용될 수 있는 또 다른 용도로는 취사도구, 또는 케찹과 같은 음식물 저장 또는 세제, 샴푸 등과 같은 일상 소모품에 대한 병/컨테이너에 대한 미끄러운 코팅을 들 수 있다. 예를 들면, SLIPS가 병/컨테이너의 내부에 도포되어 미끄러움을 증대시켜 병/ 컨테이너 내의 유체를 완전히 제거할 수 있다.
특정한 실시양태에서, 병의 내부를 패턴형성하여 다공성 표면(즉, 조면화된 표면)을 제공할 수 있다. 이후, 음식물/일상 소모품, 예컨대 케찹, 세제, 샴푸 등을 반발할 수 있는 B 액체가 선택될 수 있다. 이후, 조면화된 표면이 침윤되어 위의 B 액체의 초평탄층을 형성할 수 있다. 특정한 실시양태에서, B 액체의 임의의 손실을 보충할 수 있는 저장소가 제공될 수 있다(예를 들면, 도 9b 및 도 9c 및 도 10의 디자인 A1 내지 A8, B1 내지 B8 및 C1 내지 C8 참조).
특정한 실시양태에서, 병의 내부는 평활할 수 있다. 이런 경우, 고 화학 친화도의 B 액체가 표면에 도포되어 균일한 코팅을 형성할 수 있다.
이러한 용도에 특히 중요할 수 있는 추가의 기준으로는 생물학적 적합성, 온도 저항, 내전단성 및 자가 회복을 들 수 있다. 그러므로, 이러한 특징의 모든 또는 최적화된 조합을 제공하도록 B 액체 및 조면화/평활한 표면이 선택될 수 있다.
특정한 실시양태에서, 플루오로실란화 플라스틱으로부터 조면화된 표면이 선택될 수 있고, 퍼플루오로데칼린/퍼플루오로폴리에터로부터 B 액체가 선택될 수 있다. 특정한 실시양태에서, 테플론/퍼플루오로데칼린과 같은 조면화된 표면/B 액체 조합이 또한 선택될 수 있다. 추가의 예로는 조면화된 실리콘 엘라스토머, 예컨대 폴리다이메틸실록산 또는 조면화된 폴리프로필렌을 들 수 있고, 액체 폴리다이메틸실록산 또는 퍼플루오로폴리에터로서 B 액체가 선택될 수 있다.
실시예
실시예 1
B 액체로서 과불화 액체, FC-70(퍼플루오로트라이-n-펜틸아민, γLV = 17.1±0.3mN/m)을 사용하고 조면화된 표면으로서 -CF3의 말단 작용기로 화학적으로 작용기화된 에폭시 수지로 제조된 나노구조화된 표면을 사용하여 이례적인 압력 안정성, 광학 투과도 및 자가 회복 특징을 갖는 미끄러운 표면을 형성하였다.
피쳐 크기 약 300㎚, 피쳐 높이 500㎚∼8㎛, 피쳐 피치 0.9∼2㎛의 원통형 포스트의 사각형 어레이로 이루어진 제작된 표면은 고 표면 장력 액체, 예컨대 물(약 72.8mN/m)으로부터 매우 저 표면 장력 액체, 예컨대 펜탄(약 17.2mN/m)까지 다양한 시험 액체(알칸,CnH2n+2, 여기서 n = 5 내지 16: 헥산으로부터 헥사데칸, 에틸렌 글라이콜 및 물까지)에 훌륭한 반발성을 나타냈다. 도 16a에 도시된 바대로, 이러한 액체에 측정된 접촉각 이력은 5° 미만의 슬라이딩 각으로 2.5° 미만이었다.
미끄러운 표면의 액체 반발성은 표면 텍스쳐의 기하구조에 민감하지 않았다. 도 16b에 도시된 바대로, B 액체의 두께가 거의 나노구조화 포스트의 높이인 약 5㎛ 초과일 때 접촉각 이력은 약 2.5° 미만으로 남았다.
게다가, 표면이 매우 높은 압력 안정성을 나타내어 저 표면 장력 액체에 대한 5000Pa의 수직 충격의 최소 압력차를 견딜 수 있다. 기능성 액체층이 매우 높은 고화 압력(즉, GPa의 차수)을 가지므로, 이러한 표면에 대한 조작 압력은 현재의 시험 압력 범위(즉, 5000∼10000Pa 이상의 차수의 압력차)보다 훨씬 더 높을 것으로 예측된다. 실시예 3에 입증된 바대로, 미끄러운 표면의 조작 압력은 3D 다공성 고체 재료를 사용하여 6.8×107Pa만큼 높을 수 있다. 도 8에 도시된 바대로, 표면은 액체 충격 후 이의 훌륭한 액체 반발성을 유지시킬 수 있다. 측정된 압력 안정성은 현재의 최신 기술보다 적어도 102 더 높다(예를 들면, 문헌[A. Tuteja, W. Choi, J. M. Mabry, G. H. McKinley, and R. E. Cohen, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105, 18200 (2008); T. P. N. Nguyen, P. Brunei, Y. Coffmier, and R. Boukherroub, Langmuir 26, 18369 (2010)] 참조).
더구나, 기능성 액체층 B 액체는 현재의 최신 자가 회복 수 반발성 표면보다 약 104 빠른(예를 들면, 약 수 시간) 100ms 내지 1초의 차수 내에서 자가 회복할 수 있다(도 13a 참조)(예를 들면, Y. Li, L. Li, and J. Sung, Angew. Chem. 49, 6129 (2010)). 이러한 고유 자가 회복 특성으로 인해, 표면은 심지어 날카로운 물체에 의해 유도된 심각한 손상 후 이의 미끄러운 성능을 복구할 수 있다(도 13b 참조).
게다가, 기능성 액체층 B 액체의 존재는 임의의 조면화된 고체 기재에 대한 내스크래치성, 광학 굴절률 일치로서 작용하여 이의 광학 투과율 특성을 증대시킬 수 있다. 예를 들면, 나노구조화된 표면이 액체의 굴절률(n액체)이 고체 재료의 굴절률(n고체)과 일치하는 액체로 습윤될 때, 고체의 광학 투과도는 크게 증대될 것이다(즉, 이러한 상이한 두 재료는 광학적으로 동일한 것으로 보임). 예를 들면, 도 14b는 "HARVARD"가 위에 쓰여있고 복수의 나노구조물이 위에 위치한 기재를 보여준다. 나노구조화된 조면화된 표면으로 인해, "HARVARD"라는 철자는 상부에서 볼 때 모호하다. 그러나, 지수 일치 주입 B 액체를 나노구조화된 조면화된 표면 위에 위치함으로써, "HARVARD"라는 철자는 훨씬 더 용이하게 보여질 수 있다(도 14a 참조). 광학적으로 투명한 잔해 비함유 광학 윈도우가 환경 조건을 검출하기 위해 적절한 광학 신호전달에 중요할 수 있는 지하 오일 추출에 이러한 특성이 특히 중요할 수 있다. 투명한 구조화된 표면의 사용은 그 자체가 표면 텍스쳐의 존재에 의해 유도되는 강한 광학 회절 및 산란으로 인해 높은 광학 투과도를 성취할 수 없다는 것에 주목하는 것이 중요하다. 도시된 바대로, 나노구조화된 에폭시 수지(즉, n고체 = 1.519) 및 FC-70(즉, n액체 = 1.303)이 각각 고체 기재 및 B 액체로서 사용되는 경우, 가시광선 스펙트럼에서의(즉, 400㎚ 내지 700㎚의 파장을 갖는) 액체 미끄러운 표면을 통한 광학 투과율은 공기의 광학 투과율과 비교하여 약 80%이다. 미끄러운 표면의 광학 투과율은 표면 텍스쳐의 기하구조(예를 들면, 기공 크기 또는 구조물의 피치)를 변경함으로써 조정 가능해질 수 있다.
또한, 적합한 고체 다공성 재료(예를 들면, 테플론 막) 및 B 액체(예를 들면, 플루어리너트, FC-70)를 선택함으로써, 광학 굴절률 매칭의 개념에 기초하여 근적외선 범위(예를 들면, 800㎚ 내지 2.4㎛)의 증대된 광학 투과도(즉, > 80%)를 성취할 수 있다(도 15a 내지 도 15c). 도 15a는 금속 블록("H")이 온도 제어 플레이트(왼쪽)의 상부에 위치하고, 건조 다공성 막이 "H"(중앙)에 위치하고(여기서 "H"가 적외선 파장에 보이지 않음), 과불화 액체로 습윤된 다공성 막(오른쪽)이 "H"(오른쪽)에 위치하는(여기서 "H"가 이제 적외선 파장에 보임) 것을 도식적으로 보여준다.
도 15b 및 도 15c는 50℃ 및 -20℃에서, 건조 다공성 막이 "H"의 검출을 허용하지 않지만, (800㎚ 초과의) 근적외선 파장에서의 "H"의 검출이, 건조 다공성 막이 과불화 액체로 습윤될 때, 실제로 가능해 진다는 것을 실제로 확인시켜준다. 이러한 결과는 근적외선 범위에서의 미끄러운 표면의 높은 광학 투과도를 입증한다.
광학 투과율의 양은 다공성 고체의 물리적 기하구조/다공도 및 고체 기재의 두께를 조정함으로써 조정 가능해질 수 있다. 이러한 미끄러운 표면을 적외선 영상, 태양 전지판 등에 대한 자가 세정 광학 윈도우로서 사용할 수 있다.
실시예 2
미끄러운 표면의 이례적인 압력 안정성이 과불화 액체 침윤된 테플론 다공성 막의 사용에 의해 입증된다. 이를 입증하기 위해, 2㎕의 데칸을 1.5㎕ 듀퐁 크리톡스 103이 침윤된 5㎜×5㎜ 테플론 다공성 막(스테르리테크(Sterlitech), 200㎚ 기공 크기, 비적층)에 위치시키고, 여기서 막을 고압 챔버로의 샘플 수송을 위해 주문 제작 금속 플랫폼에 글루잉하였다. 고압 전지의 조작 동안, 가압 질소 가스를 압력 모니터링을 위해 보정 압력 게이지에 연결된 스테인리스 강철 챔버에 주입하였다. 공정 동안 압력 변화의 속도를 모니터링하였다. 표적화된 압력이 도달되면, 액적이 미끄러지기 시작할 때까지 수평에 대해 챔버를 기울임으로써 데칸 액적의 슬라이딩 각을 측정하였다.
심지어 약 6.8×107Pa(약 680 대기압)의 가압 환경 하에 데칸 액적의 슬라이딩 각이 <5°인 것으로 관찰되었다. 이는 표면의 액체 반발성이 매우 높은 압력 조건 하에 유지될 수 있다는 것을 추가로 보여준다. 이 실시예에 기재된 고압 안정성 및 실시예 1에 기재된 광학 투과도 특성이 특정한 용도에 대해 필요한 때 조합될 수 있다.
실시예 3
미끄러운 표면이 비평면 표면에/위에 형성될 수 있다는 것을 입증하기 위해, 플루어리너트로 습윤된 테플론 막, FC-70을 곡선의 알루미늄 표면에 글루잉하였다. 두 제어 표면을 비교를 위해 사용하였고, 1개의 표면은 비평면 무처리(bare) 알루미늄 표면이고, 다른 표면은 비평면 알루미늄 표면에 글루잉된 플루어리너트가 없는 테플론 막이었다. 원유 방울(즉, 파라핀계 초경질 원유)을 이러한 표면에 도포하여 이의 액체 반발성 성능을 확인하였다.
도 19A 내지 도 19B는 알루미늄 및 테플론 코팅 알루미늄과 비교하여 원유(즉, 파라핀계 경질 원유)에 대한 본 개시내용의 미끄러운 표면의 더 우수한 반발성을 보여주는 이미지이다. 도시된 바대로, 원유는 미끄러운 표면에 완전히 미끄러져 이를 원래대로 깨끗이 있게 하고, 원유는 무처리 알루미늄 표면 및 테플론 코팅 알루미늄 표면 둘 다에 접착하여 흑색 얼룩을 남긴다.
실시예 4
본 개시내용의 표면의 미끄러운 성질로 인해, 훨씬 감소된 에너지 유입에서 고화 유체(예를 들면, 얼음/성에)를 제거하기 위해 표면을 사용할 수 있다. 구체적으로, 특징적인 크기보다 큰 A 고체가 중력에 의해 B 액체의 경사 표면으로부터 미끄러질 수 있다. 예를 들면, A 물체가 물이고 B 액체가 FC-70인 경우, 얼음의 특징적인 크기가 물의 모세관 길이의 크기(즉, 룸 조건에서 약 2㎜)보다 약 3배일 때 이의 동결점 근처에서 형성된 고화 물이 >70° 경사각으로 FC-70으로부터 미끄러질 수 있다(도 17). 도 17A 내지 도 17C는 본 개시내용의 표면과 편평한 에폭시 표면 사이의 얼음 미끄러운 거동의 비교를 보여준다. 도 17D 내지 도 17F는 본 개시내용의 표면과 나노구조화된 표면 사이의 얼음 미끄러운 거동의 비교를 보여준다. 시나리오 둘 다에서, 얼음이 편평한 에폭시 및 나노구조화된 표면에 고정되는 반면, 기재를 >70°로 기울임으로써 얼음이 본 개시내용의 표면으로부터 미끄러질 수 있다. 더구나, 본 개시내용의 표면은 깨끗하고, 어떠한 안개도 나타내지 않고, 다른 편평한 에폭시 및 나노구조화된 표면은 안개가 끼고 광학적으로 방산하였다.
추가로, 초평탄 B 액체 표면은 기재 표면에 일반적인 평면에서 A 고체와의 이의 접착력을 감소시킨다(도 18). 예를 들면, B 액체, 예컨대 FC-70의 표면에서 이의 동결점 근처에 형성된 얼음과 같은 A 고체의 예측된 접착 강도는 0.5kPa의 차수이다. 이러한 낮은 접착 강도는 편평한 표면(예를 들면, 문헌[Adam J. Meuler, J. David Smith, Kripa K. Varanasi, Joseph M. Mabry, Gareth H. McKinley, and Robert E. Cohen, ACS Appl. Mater. 2, 3100 (2010)] 참조) 및 초소수성 표면(예를 들면, 문헌[Kripa K. Varanasi, Tao Deng, J. David Smith, Ming Hsu, Nitin Bhate, Appl. Phys. Lett. 97, 234102 (2010)] 참조)에 대한 얼음 접착과 관련하여 문헌에 보고된 것보다 적어도 102 더 낮다.
더구나, 액체 미끄러운 표면은 낮은 습도 조건 하에 편평한 표면 및 초소수성 표면의 온도보다 더 낮은 온도에서 안개 및 성에 형성에 대한 저항을 나타낸다. 예를 들면, 약 24℃에서 약 20% 상대 습도의 룸 조건 하에, 초냉각 액체 미끄러운 표면(즉, 고체 = 에폭시 수지; B 액체 = FC-70)은 적어도 90%의 표면에서 약 -10℃에서 안개 없이 그리고 성에 없이 남아 있는 반면, 실란화 에폭시 편평한 표면 및 초소수성 표면은 -5℃에서 안개 및 성에로 완전히 덮힌다.
더욱이, 액체 미끄러운 표면은 편평한 표면 및 초소수성 표면의 온도보다 더 낮은 온도에서 완전히 제상되고, 성에 형성-제상 사이클 후 완전히 이의 미끄러운 기능을 복구할 수 있다. 예를 들면, 약 24℃에서 약 20% 상대 습도의 룸 조건 하에, 기재 온도를 -20℃ 내지 5℃로 가열하면서 표면을 수직 위치에서 고정함으로써 초냉각 액체 미끄러운 표면은 완전히 제상될 수 있는 반면, 실란화 에폭시 편평한 표면 및 초소수성 표면은 이러한 조건 하에 완전히 성에로 여전히 덮힌다. 다른 표면과 비교하여 액체 미끄러운 표면에서의 높은 제상 효율은 액체 미끄러운 기능이 제상 사이클 후에 복구되어, 액체 미끄러운 표면 위의 물 응축물을 반발할 수 있다는 사실로부터 기인할 수 있다. 반대로, 제상 사이클 후 초소수성 표면은 이의 수 반발성 기능을 손실하여, 액체 미끄러운 표면과 비교하여 이의 제상 효율을 감소시킨다. 후자의 경우, 완전 또는 심지어 부분 용융된 액적이 온화한 교반시 표면으로부터 순간적으로 완전히 미끄러지거나 공기 유동으로 처리되어, 제상 사이클에서 필요한 시간 및 에너지 유입을 감소시킨다.
실시예 5
불규칙 표면에 형성되는 SLIPS의 가능성을 추가로 입증하기 위해, 냉장고 시스템에서 코일 재료로서 일반적으로 사용되는 Al 1100 합금을 냉장고 코일로부터 절단하고, 이후 초음파 욕 내에서 15 분 동안 아세톤 중에 세정하였다. 도 20a는 Al 1100 합금 표면의 SEM 이미지를 보여준다.
이 실시예에서 "제1층"이라 칭하는 단일 층에서 1차 및 2차 구조물 둘 다를 제공하는 조건 하에 폴리피롤의 전기화학 증착을 수행하였다(도 20b 참조). 제1층을 증착시키기 위해, 탈이온수 중에 0.1M 피롤, 0.1M 도데실벤젠설폰산 및 나트륨염(SDBS)을 포함하는 전착욕을 제조하였다. 알루미나 컬럼을 통해 여과시켜 피롤을 정제하고 즉시 사용하였다. SDBS의 pH가 염기성인 경우, 증착이 Al 1100 합금에서 매우 느리고 비균일하게 되는 것이 실현되면서 0.1M SDBS의 pH를 약간 산성(pH 약 6.52)으로 만들었다.
퍼텐시오스타트(potentiostate)를 이용하여 전착에 표준 3 전극 구성을 이용하였다. (NaCl로 포화된) 은/염화은 기준 전극을 사용하였다. 고 표면적 백금 전극(10㎝×10㎝, 100 메쉬)을 상대 전극으로서 사용하였다. 균일한 코팅을 성취하기 위해 고 표면적 상대 전극을 갖는 것이 중요하다. 증착욕이 균일한 증착에 일정하게 교반되는 것이 또한 중요하다. 다른 유형의 상대 전극(예를 들면, 백금도금된 티탄 메쉬)을 상대 전극으로서 사용할 수 있다. 상대 전극 및 기준 전극이 주요 증착욕으로부터 분리될 필요가 있는 때 염 브릿지를 또한 사용할 수 있다.
세정된 기재를 증착욕 중에 액침시켰다. Al 기재를 10분 동안 침지시킨 후, 0∼600초 동안 Ag/AgCl에 대한 0.9∼1.0V의 일정한 전위를 인가함으로써 전착을 수행하였다(즉, 크로노암페로메트리(chronoamperometry)). 제1층의 전착 후, 기재를 탈이온수로 린스하고 공기를 취입하면서 건조시켰다.
컨테이너의 곡률을 따라 상대 전극을 수직으로 위치시켰다. 기재가 수직으로 위치할 때, 상대 전극을 마주보는 표면, 이어서 후면에서 증착을 수행하였다. 기재가 수평으로 위치할 때, 바닥 표면, 이어서 상부 표면에서 증착을 수행하였다.
도 20b는 제1층의 SEM 이미지를 보여준다. 도시된 바대로, 증착된 제1층은 각각의 범프 표면(1차 구조물) 위의 복수의 미세한 스케일 돌출부를 따라 복수의 범프(2차 구조물)를 포함한다. 따라서, 적절한 전착 조건을 선택함으로써 1차 및 2차 구조물 둘 다 동시에 증착하였다.
제2 전기화학 증착을 수행하였다. 제2 전착욕은 탈이온수 중에 0.2M 인산염 완충제(pH = 6∼7), 0.01∼0.1M 과염소산염(예를 들면, LiC104) 용액 및 0.08∼0.1M 피롤을 포함하였다. 질소를 사용 전에 용액을 통해 버블링하였다. 몇몇 경우에, 추가의 주형제(예를 들면, 수용성 전분, 헤파린, 폴리스티렌설폰 등)를 첨가할 수 있다.
애노드(작업 전극)에서의 알루미늄이 산화된 후 피롤 단량체가 산화하고 중합할 수 있으므로 제2 전착욕을 사용하여 Al 1100 표면에 직접 증착하는 것이 효과가 있지 않는다는 것에 유의해야 한다. 산화된 알루미늄(알루미늄 이온)은 Al 전극의 표면에 백색 침전 염을 발생시키는 인산염 음이온과 반응하는 경향이 있다. 그러나, 상기 기재된 제1층을 갖는 Al 1100에 동일한 조건을 이용하여 전착을 수행하여, 폴리피롤의 제2층이 성공적으로 침착되어 제1층 위에 나노피브릴을 형성하였다. 도 6b는 제1층 위에 형성된 폴리피롤 나노피브릴의 SEM 이미지를 보여준다.
피롤 단량체의 농도가 제2 욕 내에서 0.12M으로 증가하는 경우, 더 낮은 밀도의 나노섬유를 따라 환상면 형상의 형태가 형성되었다. 더구나, 도 20d에 도시된 바대로, 복수의 미세한 스케일 돌출부가 또한 존재한다. 따라서, 본 기술은 단일 공정으로 1차, 2차 및 3차 구조물 모두가 형성될 수 있다는 것을 기술한다.
몇 방울의 헵타데카플루오로-1,1,2,2-테트라하이드로옥틸 트라이클로로실란이 24시간 초과 동안 작은 바이알 내에 위치하는 진공 건조기 내에 샘플을 위치시킴으로써 모든 샘플을 불화시켰다.
실시예 6
천연 및 합성 접착제에 대한 접착력에 저항하는 점착 방지 표면은 해충 구제로부터 군사 방어까지의 광범위한 기술적 영향을 갖는다. 표면 사이의 접착력은 계면 에너지의 함수이고, 계면에서의 분자 상호작용 사이의 연관 관계된다. 기본적으로, 액체-고체 계면 사이의 접착 에너지(약 O(10mJ/㎡)가 고체-고체 계면 사이의 접착 에너지(약 O(100 내지 1000mJ/㎡)보다 약 101 내지 102 더 낮다. 게다가, 액체 표면은 본래 이동성이고(즉, 표면 분자이 자유로이 이동함), 따라서 본 발명의 미끄러운 표면 위의 B 액체의 존재는 매우 다양한 천연 및 합성 접착제의 접착력을 크게 감소시켰다.
본 방법에 따라 제조된 미끄러운 표면은 다른 기존의 표면과 비교하여 합성 건조 접착제, 예컨대 스카치(Scotch)(등록상표) 테이프에 대해 매우 감소된 접착을 갖는다(도 22). 고체 테플론 표면이 매우 접착 방지인 것으로 공지되어 있지만; 이의 점착 방지 성능이 본 방법에 따라 제조된 미끄러운 표면에 대해 훨씬 열등하다는 것에 유의하는 것이 중요하다. 게다가, 본 방법에 따라 제조된 미끄러운 표면은 다른 기존의 표면과 비교하여 합성 액체 접착제, 예컨대 크레이지(Krazy) 글루(사이아노아크릴레이트계 접착제) 및 2부 에폭시 글루에 대해 매우 비점착 특성을 나타낸다.
본 방법에 따라 제조된 미끄러운 표면은 또한 환경에서 작동할 수 있고 상업적으로 구입 가능한 수중 접착제, 예컨대 에폭시 퍼티에 대해 저 접착력의 특징을 나타낸다(도 23).
실시예 7
해충 구제에 대한 일반적 관습은 살충제와 같은 화학물질의 사용에 주로 초점을 둔다. 이러한 방법이 대부분의 시나리오에서 효과적인 것으로 입증되었지만, 이러한 화학물질은 독성으로 인해 환경 및 인간 건강에 부작용을 야기할 수 있다. 그 결과, 실내 또는 실외 기반시설로의 곤충(예를 들면, 바퀴벌레, 불개미)의 침입을 방지할 수 있는 효과적이고 환경 우호적인 물리적 방법이 매우 바람직하다. 해충 구제에 대한 현재의 물리적 방법의 몇몇은 곤충이 움직이지 못하게 하는 점착성 표면의 사용(예를 들면, US 특허 출원 제2004/0244703호; US 특허 출원 제2006/0185224호 A1 참조); 곤충 침입을 방지하는 고밀도 중합체 토목용 섬유(geotexile)의 사용(예를 들면, US 특허 출원 제2003/0166372호 참조); 날거나 기어 다니는 곤충을 포획하기 위한 정전기 전하 표면의 사용(예를 들면, US 특허 제6,041,543호 참조); 고 전압 공급원에 대해 곤충을 유인하기 위해 근 UV 광을 이용하는 전기 그리드 덫의 사용(예를 들면, US 특허 제3,491,478호); 및 중앙에 입구를 갖는 돔 형상의 유리 내에 곤충이 포획되는 빅토리안(Victorian) 파리통과 같은 "출구무(no-exit) 덫"의 사용을 들 수 있다.
본 개시내용은 실내/실외 기반시설의 표면에 적용될 때 날거나 기어 다니는 곤충을 포획하는 침입을 방지하는 효과적인 물리적 수단을 제시한다. 본 방법에 따라 제조된 미끄러운 표면은 개미와 같은 곤충에 반발성이어서, 평활한 표면에의 부착에 천연 유성 접착제를 사용하였다. 도 24는 왕개미와 관련하여 미끄러운 표면의 점착 방지 특성을 보여주는 일련의 이미지이다. 개미는 통상적으로 천연 접착제를 분비하고 기계적 후크를 이용하여 표면을 기어오르지만; 개미는 미끄러운 표면에 고정되고 기어오를 수 없다. 이미지는 미끄러운 표면으로부터 쉽게 미끄러지는 점성의 점착성 유체(즉, 과일 잼)를 추가로 포함한다.
실시예 8
수성 또는 유성 분무 페인트에 대한 방수성 및 점착 방지 거동을 나타내는 표면은 다양한 상업용 가치를 갖는다. 예를 들면, 세계적으로 공공 기반시설에 낙서를 제거하기 위해 매년 26억불이 넘게 소비되는 것으로 예측된다. 액체 저항 코팅에 대한 종래의 연꽃잎 효과(lotus effect) 기반 접근법은 액체 분무 페인트, 특히 유성 페인트에 대해 제한된 효과를 갖는다. 이에 근본적인 이유는 분무 페인트가 매우 미세한 액체 액적(즉, 평균 방울 크기 ≤ 500㎛)으로 이루어져, 고체 텍스쳐 사이에 포획된 공기 포켓에 용이하게 침투할 수 있다는 것이다. 게다가, 유성 분무 페인트가 매우 낮은 표면 장력(γLV ≤ 25mN/m)에서 액체/증기의 혼합물로 이루어져, 고체 습윤성을 증대시키는 경향이 있고 이러한 액체를 반발시키는 일을 극도로 도전적으로 만든다. 이 때문에, 새로운 액체 반발성 기술은 낙서 방지 수단에 매우 필수적이다.
근본적으로, 액체 반발성은 액체 액적의 접촉각 이력(CAH)으로 기술된다. CAH는 전진 접촉각(θ A ) 및 후진 접촉각(θ R )으로 표시되는 표면의 액체 접촉각의 상한치와 하한치 사이의 차이(즉, ㅿθ = θ A -θ R )로 정의된다. 액체 액적(예를 들면, 페인트 방울)이 경사 표면에 위치할 때, 액적의 이동도는 CAH에 의해 유도된 액적의 중력(FG)과 유지력(FR) 사이의 균형에 의해 결정되고, 정량적으로 FR = wγLV(cosθ R - COSθ A ) = FG = mgsinα(여기서, m 및 w는 각각 액체 액적의 질량 및 폭이고; g는 중력이고; γLV는 액체 표면 장력이고; α는 액적의 슬라이딩 각임)로 표시될 수 있다. 액적이 표면으로부터 미끄러지거나 굴러 떨어지는 능력을 발생시키는 표면의 액체 반발성을 증대(즉, 작은 α)시키기 위해, CAH가 최소화되어야 하고, 이상적으로 0에 접근해야 한다(즉, ㅿθ
Figure 112013074232769-pct00020
0). CAH의 기원이 물리적 조도의 자리에서의 액체 고정 또는 표면의 화학 불균일성에 기인하므로, 이러한 인공물을 포함하지 않는 표면을 생성하는 것은 CAH를 최소화하여 극도의 액체 반발성을 발생시키는 데 핵심한다.
본 방법에 따라 제조된 미끄러운 표면은 광범위한 표면 장력을 갖는 액체에 대해 매우 낮은 CAH(즉, ㅿθ≤2.5°)를 갖는다. 표면은 저 슬라이딩 각(즉, α≤5°)에서 액체 액적(용적 ≥ 2㎕)을 제거할 수 있다. 저 표면 장력 액체(즉, γLV≤25mN/m)에 대한 표면의 예측된 유지력은 약 5㎕의 액체 용적에 대해 0.83±0.22μΝ이다. 이러한 낮은 유지력은 유사한 액체 용적에서 현재의 기술 최신의 옴니포빅 표면보다 거의 10배 더 낮다. 이러한 성능에 기초하여, 표면에 보유될 수 있는 액체 액적의 최대 크기는 저 표면 장력 액체에 대한 임의의 합성 액체 반발성 표면보다 상당히 더 작은 ≤500㎛이다. 미끄러운 표면에서 상업용 유성 분무 페인트(예를 들면, 프로판, 부탄, 나프타, 톨루엔, 에틸벤젠, 크실렌, 아세톤, 메틸 아아이소부틸 케톤 및 이산화티탄의 혼합물로 이루어진 플라스틱(Plastic)(등록상표)에 대한 크릴론(Krylon)(등록상표))를 사용하여 수행된 실험은 500㎛의 차수로 큰 액체 액적이 표면으로부터 미끄러진다는 것을 보여주는 반면(도 25), 연꽃잎 효과 기반 표면은 유성 페인트를 반발하는 것에 실패하고 균일하게 코팅되었다. 미끄러운 표면에 남은 아주 작은 잔류 페인트 액적(즉, ≤500㎛)은 상업적으로 구입 가능한 유기 용매/세정제에 의해 용이하게 제거되어 원래대로 깨끗한 표면을 만든다.
실시예 9
SLIPS는 표면으로부터 입자를 수집하고 제거하는 유체의 폭넓은 조합을 이용하여 자가 세정을 허용함으로써 광범위한 미립자 오염물질로부터 표면을 보호하는 것을 도울 수 있다. 과불화 유체 및 불화 기재로 이루어진 SLIPS의 경우, 흔한 먼지 입자, 예컨대 탄소계 입자(예를 들면, 석탄 먼지) 또는 실리카계 입자(예를 들면, 모래)가 자가 세정을 통해 종래의 유체(예를 들면, 물 또는 에탄올)로부터 제거될 수 있다(도 26).
특정한 유형의 B 액체에 의해 습윤되는 것을 선호하는 먼지 입자는 제거하기 어려울 수 있다. 이러한 마이크로입자가 습윤되고 B 액체에 점착하지만, 마이크로입자는 B 액체에 의해 완전히 오버코팅될 수 있고, 그 결과, 이러한 입자가 기재의 "조도" 및 "다공도"에만 기여하고 B 액체에 의해 위킹되어 임의의 비혼화성 외래 액체(A 액체)가 오버코팅된 B 액체층 위의 상부에 "부유"할 수 있으므로 표면의 습윤 특성은 영향을 받지 않은 채 있다.
실시예 10
알루미늄 표면을 기계적 또는 (전기)화학적 방법에 의해 SLIPS에서 사용하도록 조면화하고 이후에 반응성 폴리불화 장쇄 시약을 사용하여 화학 개질할 수 있다.
Al 합금
기계적 또는 (전기)화학적 방법에 의해 조면화되고 화학 개질된 표면을 나타내기 위해 알루미늄 합금 5052, 6061-T6 및 2024를 사용하였다. 이러한 합금의 통상적인 화학 조성이 표 5에 기재되어 있다.
표 5. 사용된 알루미늄 합금의 화학 조성.
Figure 112013074232769-pct00021
비드 블라스팅
SLIPS 샘플을 합금으로부터 제조하였다. 샘플 1 및 제1 대조군("대조군 1호")을 Al 5052로 제조하였다. 샘플 2, 3, 4를 Al 2024로부터 제조하였다. 샘플 5, 5-1 및 제2 대조군("대조군 5호")를 Al 6061-T6로부터 제조하였다. 샘플을 표 6에 도시된 바대로 비드 블라스팅 처리하였다. 비드 블라스팅 및 프로필 측정에서 사용된 알루미늄 샘플의 크기는 2"Wx2"H이었다. 추가의 표면 처리를 위해, 알루미늄 샘플을 반으로 절단하여 1"Wx2"H 플레이트를 제조하였다.
표 6. 사용된 비드 블라스팅 재료 및 이의 공급원.
Figure 112013074232769-pct00022
조도 측정
아세톤 중에 5분 동안 음파 처리하고 질소 스트림 중에 취입 건조시켜 표면 조도 측정을 위한 샘플을 제조하였다. 이후 베코 데크탑(Veeco Dektak) 6M 조면계를 사용하여 알루미늄 합금 샘플의 조도를 측정하였다. 측정이 취해지는 조건은 하기와 같다.
조도 규격: ANSI B46.1
스타일러스 반경: 12.5㎛
스캔 길이: 2000㎛ = 2㎜
피티 넘버: 6000
측정 범위: 2620kÅ= 262㎛
스타일러스 힘: 15㎎
측정수: 2회/샘플
1 위치: 중앙
2 위치: 중앙 및 엣지 사이에 ½ 거리
비블라스팅된 대조군을 포함하는 샘플에 대한 조도 및 기복(waviness) 데이터가 표 7에 도시되어 있다.
표 7. 비드 블라스팅된 샘플 및 비블라스팅된 대조군에 측정된 조도 및 기복 데이터
Figure 112013074232769-pct00023
표 7로부터 보이는 것처럼, 비드 블라스팅 후, 샘플은 Ra 1.35㎛ 내지 3.4㎛ 범위의 정도의 조도를 나타냈다. 동일한 방식으로 동일한 재료로부터 제조된 샘플 5 및 샘플 6의 조도는 예상된 바대로 매우 유사하였다. 비블라스팅된 대조군은 비드 블라스팅된 샘플보다 거의 10배 덜 조면이다. 모두 동일한 Al 합금 2024로부터 제조된 샘플 2, 3, 4를 샘플 2로부터 샘플 4로 감소하는 발로티니(Ballotini) 유리 비드 크기를 사용하여 유사하게 처리하였다. 이러한 시리즈의 샘플 내에서, 조도 및 기복은 동일한 패턴을 따르고, 즉 이것은 샘플 2로부터 샘플 4로 단조롭게 감소하였다. 비드 블라스팅된 샘플 1, 5, 6의 기복은 또한 이의 각각의 대조군, 대조군 1호 및 대조군 5호와 비교하여 증가하였다.
비드 블라스팅된 샘플의 조도 및 기복 데이터에 기초하여, 개질된 표면이 1마이크론 내지 4마이크론 크기의 범위의 마이크로구조를 갖는 것으로 보인다. 샘플의 조도의 차이는 상당하지 않았다. 따라서, 샘플 사이의 차이가 SLIPS 표면을 생성하는 데 필요한 화학 표면 처리 단계에서 이의 성능을 나타낼 수 있는 것으로 가정되었다. 샘플 2-4가 제조되는 알루미늄 합금은 상당한 양의 구리를 포함하여, 이 합금이 크리톡스 157FSH의 카복실 작용기에 대해 덜 반응성이게 만든다. 샘플 3 및 4(3시간)보다 더 긴 오래(4시간) 환류한 샘플 2는 더 높은 접촉각을 나타내어, 2024와 같은 덜 반응성인 알루미늄 합금의 작용기화가 일어나지만 더 반응성인 합금(예를 들면, 알루미늄 합금 5052 및 6061)보다 더 느린 속도에서 일어난다는 것을 제시한다.
접촉각 측정
수평으로 고정된 합금에서 실온에서 접촉각 측정을 수행하였다. CAM101(케이에스브이 인스트루먼츠 엘티디(KSV Instruments LTD)) 장비 및 밀리포어(Millipore) 등급 물을 사용하여 측정을 취했다. 표 8에 제시된 샘플 및 비블라스팅된 대조군에 대한 값이 왼쪽과 오른쪽에 있고, 각각의 위치에 대한 평균 각도를 측정하였다. 각각의 샘플의 경우, 1 위치로부터 3 위치로 시험하였다.
표 8. 비드 블라스팅된 샘플 및 비블라스팅된 대조군에 측정된 접촉각 데이터
Figure 112013074232769-pct00024
a) 샘플 5 및 5-1은 개별 샘플로서 별도로 표면 처리된 동일한 비드 블라스팅된 플레이트의 반이다.
b) 환류 후 샘플을 반응 혼합물 내에 실온에서 밤새 정치하였다.
관찰된 접촉각의 범위는 쾌 넓었다. 몇몇 샘플, 예컨대 샘플 1, 5 및 5-1은 140°의 차수의 매우 높은 접촉각(소수성)을 나타내어, 화학 작용기화가 방정식 (e4)에 따라 발생한다는 것을 나타낸다. 샘플 2-4 모두, 비블라스팅된 대조군인 대조군 1호 및 대조군 5호의 접촉각(편평한 PTFE 표면에 대해 보고된 최대 물 접촉각에 가까운 110° 내지 120°의 접촉각을 가짐)보다 심지어 더 낮은 몇몇 경우에, 90° 미만의 실질적으로 더 낮은 접촉각(친수성)을 가졌다(문헌[Inazaki, S.; Oie, T.; Takaoka, H., "Surface modification of poly(tetrafluoroethylene) with ArF excimer laser irradiation," J. Photopolym. Sci. Technol. 1994, 7(2):389-395; Lin, T.-K.; Wu, S.-J.; Peng, C-K.; Yeh, C.-H., "Surface modification of polytetrafluoroethylene films by plasma pretreatment and graft copolymerization to improve their adhesion to bismaleimide," Polym. Int., 2009, 58(1):46-53)] 참조).
Figure 112013074232769-pct00025
예상된 바대로, 접촉각 데이터에 기초하여, 가장 높은 접촉각을 나타내는 샘플 1 및 5는 플루어리너트 FC-70로 침윤될 때 매우 미끄러운 표면을 생성하였다. 이러한 표면에 위치한 물 액적은 매우 낮은 경사각으로 거의 저항 없이 미끄러졌다. 반대로, 낮은 접촉각 및 결함을 나타내는 샘플에 위치한 물 액적(예를 들면, 샘플 1)은 고정되고 심지어 높은 경사각에서 조면화된 표면에 접착하였다. 대조군인 샘플 대조군 1호 및 대조군 5호는 매우 미끄러운 표면을 생성하지 않았지만, FC-70의 필름은 이의 편평한 표면에 잘 접착하지 않았다.
표면 처리
샘플을 30분 동안 연속하여 30% H202, 물 및 무수 에탄올 중에 음파 처리함으로써 대조군 샘플을 포함하는 샘플의 초기 표면 세정을 수행하였다. 이후, 샘플을 100℃에서 30분 동안 오븐 건조시켰다.
조면화된 세정된 샘플 및 각각의 대조군을 테플론 홀더에 수직으로 위치시키고 이후 환류 응축기, 열전대, 가열 맨틀 및 질소 블랭킷(버블러)가 구비된 500㎖ 삼구 플라스크에 위치시켰다. 플라스크에 HFE-7100 중 3mM 크리톡스-157FSH 용액(370.5㎖ 중의 8.46g)을 충전하였다. 샘플을 표면 처리하기 위해 사용되는 혼합물은 30% 과산화수소(아쿠아 솔루션즈(Aqua Solutions)), 무수 에탄올(파름코(Pharmco)), HFE-7100(메틸 노나플루오로부틸 에터, 30∼50% 및 메틸 노나플루오로아이소부틸 에터, 70∼50%의 혼합물, 밀러 스테펜손(Miller Stephenson)) 및 크리톡스 157 FSH(카복실 말단 폴리(헥사플루오로프로필렌 옥사이드), MW 7000∼7500, 밀러 스테펜손)이었다. 사용된 밀리포어 등급의 물은 세척용이었다.
도 27a 및 도 27b에 도시된 바대로 혼합물은 플레이트를 완전히 커버하였다. 혼합물을 질소 하에 60℃에서 3시간 동안 환류시키고, 이 시간 후 샘플을 제거하고, 40㎖의 HFE-7100 및 40㎖의 무수 에탄올 중에 린스하고, 80℃에서 55분 동안 오븐 건조시켰다. 샘플을 1시간에 2회 처리하고 용액 및 린스액을 샘플 후속 처리에서 재사용하였다. 각각 2개의 샘플에 전체 4회 실행을 수행하였다.
물에 의한 SLIPS 시험
샘플에 전체 60 ㎕(약 130㎎)의 FC-70을 위치시킴으로서 샌드 블라스팅된 표면 전처리된 알루미늄 쿠폰(1×2인치) 및 표면 전처리된 대조군을 FC-70(알드리히(Aldrich), 롯트 MKBF9431V호)으로 침윤하였다. FC-70이 몇 분 동안 분산되게 하였다. 샘플 표면을 도 28에 도시된 바대로 쾌 용이하게 습윤하여, 평활한 반짝거리는 표면을 생성시켰다.
액체 반발성에 대해 처리된 샘플의 표면을 시험하기 위해, 단일 물방울(30㎕, 밀리포어)을 알루미늄 표면 위에 위치시키고, 표면을 다양한 방향으로 기울이면서 물의 거동을 관찰하였다.
표면 처리에서의 결함을 몇몇 샘플에서 고의적으로 도입하였다. 30㎕ 물방울을 몇몇 샘플의 중앙에 위치시키고, 이러한 샘플을 100℃로 설정된 오븐에 위치시키고, 물이 샘플에서 건조되게 하여 결함을 도입함으로써, 크리톡스-157 FSH 처리의 통합성을 방해하였다. 이후, 샘플을 다시 FC-70으로 침윤하고 결함 무 샘플에 대한 비교를 위해 슬라이딩 시험하였다.
물에 의한 동결 시험
처리된 알루미늄 샘플을 60% 상대 습도에서 -2℃로 설정된 냉각판에서 습도 챔버 내에 위치시켰다. 비처리된 편평한 대조군 1호 및 비처리된 샌드 블라스팅된 대조군 5호와 함께 FC-70이 침윤된 샘플 1 및 5를 습도 챔버 내에서 냉각 사이클로 처리하였다. 샘플을 시각적으로 모니터링하고, 일어나는 응축 및 동결 공정을 실시간으로 비디오로 캡쳐하였다. 샘플 1(도 29A-F(ⅰ)), 비처리 편평한 알루미늄 쿠폰(도 29A-F(ⅱ)) 및 비처리된 샌드 블라스팅된 알루미늄 쿠폰(도 29A-F(ⅲ))의 방빙 거동을 보여주는 비디오의 정지 프레임이 도 29에 제시되어 있다.
샘플 1 및 5는 동결 시험 동안 유사하게 거동하였다. 물 응축 및 후속 동결 둘 다 이의 각각의 대조군과 비교하여 샘플 1 및 5에서 상당히 지연되었다. 특히, 응축 및 동결이 약 20분 지연되었다. 1000초에 취한 비디오의 정지 프레임인 도 29B를 참조하면, 3개의 샘플이 있는 편평한 플레이트 및 샌드 블라스팅된 대조군 및 심지어 냉각판에 상당한 응축이 존재한다. 반대로, SLIPS 표면(도 29B(ⅰ)에 응축이 형성되지 않는다. 도 29는 실시예 1 및 이의 대조군을 보여준다. 2개의 대조군 표면 위의 물은 약 1300 내지 1800초 후에 완전히 동결되지만(도 29C(ⅱ), 도 29C(ⅲ), 도 29D(ⅱ) 및 도 29D(ⅲ)), SLIPS 표면은 오직 쿠폰의 엣지에서 응축된 액적을 형성하기 시작하였다(도 29C(ⅰ) 및 도 29D(ⅰ)). 2200초에서, 2개의 대조군을 두꺼운 얼음 층으로 커버하고(도 29E(ⅱ) 및 도 29E(ⅲ)), 냉각판 그 자체도 이렇게 하고, 액체 액적이 SLIPS 샘플 1에서 보였다(도 29E(ⅰ)). 2600∼2700초에서, SLIPS 샘플 1에서의 응축수가 동결하였다(도 29F(ⅰ)). 따라서, 응축 및 동결의 개시(즉, A 액체 및 A 재료를 반발하는 능력)는, 과불화 장쇄 분자로 화학적으로 개질되지 않고 B 액체가 침윤된 편평한 알루미늄 및 샌드 블라스팅된 알루미늄 대조군과 비교하여, SLIPS에서 실질적으로 지연되었다.
실시예 11
표면이 얼음 축적을 상당히 감소시킬 뿐만 아니라 축적되는 얼음의 용이한 제거를 허용하도록 알루미늄 표면 위에 미끄러운 표면을 생성하기 위한 범위성 및 재현성 코팅 방법을 평가하였다. 산업상 순수한 알루미늄(합금 1100)은 냉동 시스템에서 열 교환기의 냉각 핀으로서 가장 광범위하게 사용되는 재료이다. 알루미늄 1100의 압출된 시트 위에 미끄러운 표면을 생성하기 위해, 알루미늄은 전착에 의해 조면화되어 나노다공성 텍스쳐를 우선 생성하였다. PPy의 전착은 단량체 농도, 인가 전위 및 증착 시간을 변경함으로써 나노미터 스케일의 형태의 미세한 제어를 제공할 수 있다.
냉장고 열 교환기 어셈블리로부터의 알루미늄 핀 및 압출된 알루미늄 시트(알루미늄 합금(1100))의 롤은 원료로부터 절단되어 유압 프레스에 의해 편평해졌다. 알루미늄 시트를 15 분 동안 아세톤 중에 초음파로 세정하고 질소 스트림 하에 건조시켰다.
도 30a를 참조하면, PPy의 산화적 전기화학 증착에 표준 3 전극 구성에서의 작업 전극(WE)으로서 알루미늄(합금 1100)을 사용하였다. 용매로서 0.1M 나트륨 도데실벤젠 설포네이트(SDBS) 용액을 사용하여 0.1∼0.2M 피롤(Py) 용액을 제조하였다. 알루미늄을 작업 전극으로서 사용하고 백금 거즈를 상대 전극으로서 사용하였다. Ag/AgCl 기준 전극(RE)에 대한 0.85V의 일정한 전압을 5∼10분 동안 인가하고, 알루미늄의 표면이 점진적으로 도 30b에 도시된 바대로 감색 내지 흑색 색상으로 변했다. 알루미늄 위의 PPy 전착이 주로 백금 메쉬 상대 전극(CE)을 마주보는 표면에 발생하고 약 3∼4㎛ 두께의 균일한 PPy 필름을 생성시켰다. 스타일러스 조면계(데크탁(Dektak) 6M, 베코)를 사용하여 PPY 필름 두께를 측정하였다. 이러한 방식으로 알루미늄을 조면화하는 대면적 샘플(10㎝×10㎝) 위에 PPy의 전착을 수행함으로써 상기 방법의 범위성을 확인하였다.
알루미늄 위의 PPy 코팅의 SEM 이미지는 마이크로미터 이하로부터 약 2마이크로미터까지의 범위의 직경을 갖는 PPy 층의 조면 및 구형 형를 보여준다(도 30c). 더 높은 확대 SEM 이미지는 표면 코팅의 계층 성질을 추가로 드러낸다.
PPy 코팅된 알루미늄 샘플을 (트라이데카플루오로-1,1,2,2-테트라하이드로옥틸)트라이클로로실란으로 48시간 동안 건조기 내에 진공 하에 위치시킴으로써 소수성으로 개질하였다. 퍼플루오로알킬에터(크리톡스 100, 듀퐁)의 액적을 실란화 표면에 도포하였다. 윤활제를 도포하여 표면을 커버하고 이후 표면 위에 윤활제의 마크로스코피 이동이 없을 때까지 기재를 기울임으로써 과량의 윤활제를 제거하였다. 중량 변화의 측정, 기재 면적 및 사용되는 윤활제의 밀도로부터, 윤활제의 평균 두께가 약 8∼10㎛인 것으로 결정되었다. 이후, 표면을 수직으로 고정하여 과량의 윤활 액체를 제거하였다. 윤활 필름의 두께는 작은 액적의 두께(즉, Dc ~ O(100㎛))에 비슷한 10㎛의 차수이다. 이는 물 액적이 밑에 있는 조면화된 알루미늄 표면과 상호작용함이 없이 윤활 액체에 부유하게 하여, 액체-액체 계면에서의 접촉각 이력이 무시할 만하게 한다. 실온에서 접촉각 각도계(CAM 101, 케이에스브이 인스트루먼츠)를 사용하여 탈이온수의 접촉각을 측정하였다. 5회의 개별 측정을 이용하여 평균 전진 접촉각 및 후진 접촉각을 계산하였다.
비개질 알루미늄 및 SLIPS 알루미늄의 습윤 및 액적 보유 특징을 조사하였다. 경사진 차가운 비개질 표면에 형성된 응축수 액적은 표면 불균질성으로 인해 초기에 고정될 것이다. 응축 공정이 진행되면서, 구형 캡의 형상을 갖는 액적이 임계값(Dc)에 도달할 때까지 이의 기초 직경이 증가하고, 임계값을 넘어서 액적이 표면을 따라 미끄러질 것이다. 기울어진 표면 위의 액적의 보유는 경쟁적인 두 힘: 중력 및 액적의 접촉선을 따라 작용하는 표면 장력(즉, 표면 유지력)으로 기술된다. 정량적으로, 액적의 임계 직경은 하기 표시될 수 있는 것처럼 이러한 두 힘을 비교함으로써 예측될 수 있다:
Figure 112013074232769-pct00026
상기 식에서, ρ는 물의 밀도(22.9℃에서 997.56㎏/㎡)이고, V는 액적의 용적이고, g는 중력으로 인한 표준 가속도(9.8 m/초2)이고, α는 경사각이고, γ는 물의 표면 장력(22.0℃에서 72.6mN/m)이고, θ R 는 후진 접촉각이고, θ A 는 전진 접촉각이다.
표면 유지력은 접촉각 이력(CAH, Δθ = θ A -θ R )의 함수이다. 따라서, 이력을 최소화함으로써, 표면에 보유된 물 액적의 임계 크기가 또한 최소화되어, 성에 및 얼음 형성이 발생하기 전에 SLIPS 표면으로부터 물 액적의 효과적인 제거를 보장한다. 전진 접촉각 및 후진 접촉각 및 실온에서 취한 마크로스코프 물 액적의 접촉각 이력은 표 9에 도시된 바대로 비처리 알루미늄 및 SLIPS 알루미늄 둘 다에 약 5㎕인 것으로 측정되었다. SLIPS-A1의 접촉각 이력(즉, Δθ = 2.3±1.4°)은 비처리 종래의 Al(Δθ = 39.5±2.7°)보다 상당히 더 작아, 슬라이딩에 의해 물 응축물의 제거시 SLIPS 알루미늄 표면의 효율성을 추가로 보여준다.
표 9. 전진 접촉각 및 후진 접촉각 및 비처리 무처리 알루미늄(Al) 및 SLIPS-Al의 접촉각 이력. ( § 는 실온에서의 측정을 나타냄)
Figure 112013074232769-pct00027
표 9 및 방정식 (5)에서의 데이터에 기초하여, 임계 액적 크기는 무처리 비개질 알루미늄(α = 90°에서의 약 5.0㎜ 내지 α= 10°에서의 약 12.0㎜)에 대해서보다 SLIPS-A1(α = 90°에서의 약 600㎛ 내지 α = 10°에서의 약 1.5㎜)에 대해 8배 더 작은 것으로 예측되었다(도 31 참조). 본 발명자들은 슬라이딩 거동 및 주변 조건에서 SLIPS-A1 및 Al에 대한 수동으로 분산된 물 액적의 가능성을 관찰함으로써 이러한 예측치를 추가로 검증하였다. 도 31은 또한 곡선 위의 영역에 상응하는 임계 액적 크기보다 작은 물 액적은 표면에 고정된 채 있지만, 곡선 아래의 영역에 상응하는 임계 액적 크기보다 큰 물 액적은 중력으로 인해 미끄러지고 기재로부터 제거될 수 있다는 이러한 데이터를 나타낸다.
습윤 조건(60% 상대 습도) 하에 손으로 만든 습도 제어 박스 내에서 냉각 및 제상 시험을 수행하였다. 열전 냉각기를 사용하여 알루미늄 기재의 온도를 정확하게 제어하였다. 도 32 및 도 41은 냉각 사이클(2℃/분에서의 -2℃ 또는 -10℃ 중 어느 하나) 및 제상 사이클(5℃/분에서의 5℃) 후 실온에서의 SLIPS-A1 표면 및 비개질 알루미늄 표면의 이미지를 보여준다. 높은 습도에서 표면 둘 다에서 응축이 형성되었다. 각각의 응축물의 성장 및 액적의 유착이 시간에 걸쳐 액적 크기를 전체적으로 점진적으로 증가시켰다. 심지어 매우 빠른 냉각 속도인 2℃/분 하에, 경사각(75°)에 대한 임계 액적 크기보다 큰 액적이 동결 전에 SLIPS-Al 표면에서 미끄러졌다. SLIPS-Al에서의 액적 성장 및 슬라이딩은 냉각 속도가 2℃/분 미만인 실제 냉동 조건 하에 얼음의 축적을 감소시키는 데 있어서 중요한 인자이다. 반대로, 비처리 알루미늄 표면 위의 모든 액적은 결코 임계 액적 크기를 초과하지 않고, 따라서 비처리 알루미늄 표면에 미끄러지지 않고 동결하였다.
성에 및 제상 시험에 사용되는 습도 제어 챔버 내에서 얼음 접착 측정을 수행하였다. 파스퇴르 피펫을 절단하여 유리 컬럼을 만들었다. 유리를 소수성화하기 위해, 이를 180초 동안 산소 플라즈마에 노출시키고 적어도 24시간 동안(트라이데카플루오로-1,1,2,2-테트라하이드로옥틸)트라이클로로실란을 갖는 건조기 내에서 진공 하에 위치시켰다. SLIPS-Al 및 무처리 Al을 열 전도성 테이프를 사용하여 온도 제어 알루미늄 플레이트에 부착하고 유리 컬럼을 기재에 위치시키고 150㎕의 새로 증류된 탈이온수(밀리포어 밀리(Milli)-Q A10)로 충전하였다. 이후, 챔버를 밀페하고 습도를 3% RH 미만으로 낮춰 성에 형성을 최소화하였다. 기재의 온도를 일반적으로 -20℃의 기재 온도에서 얼음이 형성될 때까지 2℃/분의 속도로 낮췄다. 얼음 형성 후, 온도를 2℃/분의 속도로 -10℃로 증가시키고 최소 30분 동안 평형이 되게 하였다. 50N의 최대 힘 및 ±0.25N의 정확도로 바그너 인스트루먼츠 포스 원(Wagner Instruments Force One)(상표명) FDIX를 사용하여 힘 측정을 취했다. 기재의 표면 위의 1㎜ 미만의 접촉점에서 샘플 컬럼을 당기거나 밀음으로써 힘을 인가하기 위해 커스텀 힘 게이지 부착을 이용하였다. 얼음 접착력의 큰 차이로 인해 Al에 대해 0.5㎜/초 및 SLIPS-Al에 대해 0.1㎜/초의 정확한 속도로 전방 및 후방으로 이동하는 주사기 펌프(하버드 어패라투스 피에치디 울트라(Harvard Apparatus PhD Ultra))에 힘 게이지를 탑재하였다. 얼음 접착력 데이터가 표 9에 도시되어 있다. SLIPS-Al은 종래의 알루미늄 표면보다 얼음 접착 강도의 약 102의 감소 및 기술 최신의 아이스포빅(icephobic) 표면(얼음 접착 강도 약 160 kPa)보다 얼음 접착 강도의 적어도 10의 감소를 나타낸다.
연장된 낮은 온도(예를 들면, <-10℃) 및 고 습도 조건(>50% RH) 하에, 통상적으로 도 42에 도시된 바대로 다른 비SLIPS 표면에 연결된 엣지로부터 SLIPS-Al 표면은 결국 얼음을 축적하였다. 도 43은 도 42에서 Al 및 SLIPS-Al 위의 성에의 상대 표면 피복률을 보여주는 시간에 따른 성에 피복률(%)의 도면이다. 그러나, SLIPS-Al에 형성된 얼음의 형태는 다른 연꽃잎 고취된 초소수성 표면에서 관찰되는 것과 유사하게 주로 접촉각의 차이로 인해 비처리 Al과 상당히 달랐다. [4] 게다가, 몇몇 큰 슬라이딩 초냉각된 물 액적이 슬라이딩 동안 표면에서의 핵생성 자리 발견시 동결할 수 있으므로, SLIPS-Al에 얼음의 크고 분리된 패취가 존재하는 경향이 있다. 제상 사이클 동안, 이러한 큰 얼음 패취는 SLIPS-Al 표면과의 계면에서의 용융이 용융 온도 근처에서 일어나자마자 이의 큰 중량으로 신속히 제거되었다. 후속하여, 더 작은 얼음 부착물이 SLIPS-Al 표면에 미끄러져 표면이 거의 순각적으로(약 1분) 다음 냉각 사이클에 깨끗하고 준비되게 한다.
반대로, 무처리 알루미늄 위의 얼음 부착물은 제상 사이클에서 거의 제거되지 않는 농밀하게 팩킹된 시트의 형태를 갖는 경향이 있다. 더구나, 심지어 대부분의 얼음이 제거될 때, 다음의 냉각 사이클을 시작하기 전에 긴 시간(통상적으로 15∼30분) 동안 알루미늄의 온도를 상승시킴으로써 제거되어야 하는 표면에 보유된 여전히 많은 액적이 있다.
실시예 12
작업 전극으로서 알루미늄 1100을 사용하는 직선 스캔 전류전압곡선(LSV)을 이용하여 PPy 코팅 용액(용매로서 0.1M SDBS 용액을 갖는 0.1∼0.2M 피롤(Py) 용액) 중에 0.01V/초의 스캔 속도로 0V 내지 1.5V의 전압 스윕을 기록하였다. 도 33a를 참조하면, 피롤을 전기중합하기 위한 가장 낮은 가능한 전압 범위를 정의하는 페러데이 전류의 증가로 표시되는 바대로 약 0.75V에서 폴리피롤 성장이 관찰되었다. 이 그래프에 기초하여, 전착 전위로서 0.85V가 선택되었다.
PPy 코팅 공정(도 33b) 동안 통상적인 크로노암페로그램(전류 대 시간)을 기록하였다. 기재의 치수는 약 3㎝×8㎝이었다(평균 전류 밀도는 약 3.8mA/㎠임). 전류 밀도는 상이한 크기의 기재에 대해 변했다. 예를 들면, 8㎝×8㎝ 기재의 경우, 최적 PPy 코팅을 성취하기 위해 전류 밀도를 약 1.9mA/㎠에서 유지시켰다. 도 34는 0.1M SDBS 용액 중의 알루미늄 기재 위의 PPy 코팅의 순환 전압전류법을 보여준다. -0.85 내지 +0.5V의 초기 75초의 전위가 0.1V/초에서 스윕되었다.
실시예 13
비행기 및 수송 장비에서 사용되는 구조 재료에 대한 Al 합금을 조면화하기 위해 기계적/(전기)화학적 방법을 이용하였다. 해양 설비에 대해 Al 합금 5052 및 구조, 빌딩 및 건축 용도에 대해 Al 합금 6061-T6에서 이 방법을 이용하였다. 1.35∼3.4㎛ 범위의 조도(Ra)를 얻기 위해 이러한 합금을 샌드 블라스팅하였다. 이후, 조면화 합금을 HFE-7100(메틸 노나플루오로부틸과 메틸 노나플루오로아이소부틸 에터의 혼합물) 중에 환류함으로써 크리톡스 157 FSH(카복실 말단 폴리(헥사플루오로프로필렌 옥사이드))로 화학 작용기화하였다. 알루미늄 표면의 물 접촉각이 화학 표면 개질 후 약 140°로 증가하였다. 이러한 조면화 및 화학적으로 개질된 표면에의 윤활 액체의 도포는 초반발성 알루미늄 표면을 제공하였다. 상이한 표면 개질제(예컨대, 폴리불화 클로로실란 또는 폴리불화 포스폰산 또는 심지어 적절한 비불화 장쇄 개질제 등 - 실시예 15 참조) 또는/및 상이한 조건을 이용하여 금속 표면을 작용기화할 수 있다.
실시예 14
금속을 조면화하기 위해 알루미늄 합금(Al 1100) 위의 베마이트(γ-AlO(OH)) 형성을 수행하였다. 몇몇 알루미늄 샘플을 3, 5 또는 10분 동안 열수 중에 비등시키고 이후 차가운 물로 린스하였다. 이후, 샘플을 에탄올과 물의 95:5(v/v) 혼합물 옥타데실포스폰산의 20mM 용액 중에 위치시키고, 80℃에서 1시간 동안 교반하였다. 냉각 후, 샘플을 에탄올로 린스하였다. 윤활 액체의 도포는 이러한 표면을 초반발성으로 만들었다.
실시예
A 액체로 삼출하는 B 액체의 속도 및 미끄러짐의 관련 손실에 미치는 몇몇 변수의 효과를 연구함으로써 유동 조건 하의 SLIPS의 효율을 평가하였다. 물을 A 액체로서 사용하였다.
SLIPS로부터 유동 유체로의 윤활제의 물리적 마모를 시험하기 위해, 물은 연장된 시간 동안 제어 속도에서 SLIPS 라인드 채널을 통해 유동하였다. SLIPS 표면에서의 50㎛ 물 액적의 경사각을 5분마다 측정하여 SLIPS 표면의 미끄러움을 치수화하였다(도 38-39 참조)을. 도 38을 참조하면, 0.2㎛ 기공 및 1.0㎛ 크기 막을 비교할 때 물을 반발하는 SLIPS의 능력에 미치는 상당한 효과가 관찰되지 않았다. 도 39는 윤활제 점도는 유동 조건(p 값 = 0.05) 하에 SLIPS 성능에 거의 효과를 갖지 않고, 더 낮은 점도를 갖는 윤활 액체(크리톡스 100 = 12.4cSt)가 더 높은 점도의 윤활 액체(크리톡스 103 = 82cSt)보다 빨리 SLIPS 표면으로부터 제거되었다.
상기 시험을 SLIPS가 B 액체로서 크리톡스 103을 갖는 테플론 막(0.2㎛ 기공 크기)으로부터 제조되는 7일로 연장함으로써 유동 조건 하에 SLIPS의 장기간 안정성을 평가하였다. SLIPS 통합 채널을 10㎖/분의 유속으로 시험하였다. 도 40은, 이러한 유동 조건 하에, 7일 기간 동안 SLIPS의 성능의 열화가 없다는 것을 보여준다.
본 발명의 상세한 설명 및 실시양태를 검토시, 당업자는 본 발명의 본질을 벗어나는 일 없이 본 발명을 수행시 변형 및 등가 치환이 실행될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명은 상기 명확히 기재된 실시양태에 의해 제한되는 것으로 의도되지 않고, 하기 특허청구범위에 의해서만 제한된다.

Claims (83)

  1. 이물질을 반발하는 미끄러운 표면을 갖는 물품으로서, 상기 물품은
    미리 결정된 조도(roughness)를 갖는 조면화된 표면을 포함하는 기재; 및
    윤활 액체가 상기 조면화된 표면을 습윤시키고 이 표면에 접착하여 안정화된 액체 오버층을 형성하도록, 상기 조면화된 표면에 대한 화학적 친화도를 갖는 윤활 액체를 포함하되,
    상기 윤활 액체가 상기 조면화된 표면 위에 액체 오버층을 형성하기에 충분한 두께로 상기 조면화된 표면을 커버하고,
    상기 조면화된 표면의 조도 및 상기 윤활 액체의 상기 조면화된 표면에 대한 화학적 친화도가 상기 윤활 액체가 상기 기재 내, 기재 위, 및 기재에 걸쳐 안정적으로 고정되어 반발성 표면을 형성하도록 하는 것인 물품.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조면화된 표면은 상기 기재에 적용되는 패턴형성된 표면을 포함하는 중합체 필름을 포함하는 것인 물품.
  3. 제1항에 있어서, 상기 물품은 상기 반발성 표면에 대한 이물질의 접착을 감소시킬 수 있는 것인 물품.
  4. 제2항에 있어서, 상기 윤활 액체는 상기 이물질에 화학적으로 불활성이도록 선택되는 것인 물품.
  5. 제2항에 있어서, 상기 윤활 액체에 대한 상기 조면화된 표면의 친화도는 이물질에 대한 상기 조면화된 표면의 친화도보다 큰 것인 물품.
  6. 제1항에 있어서, 이물질은 유체인 물품.
  7. 제1항에 있어서, 이물질은 고체인 물품.
  8. 제1항에 있어서, 상기 조면화된 표면은 나노미터 내지 마이크로미터의 스케일의 적어도 1 치수를 갖는 융기 피쳐(feature)를 포함하는 것인 물품.
  9. 제1항에 있어서, 상기 기재는 다공성 재료를 포함하는 것인 물품.
  10. 제1항에 있어서, 상기 기재 및 상기 윤활 액체의 광학 굴절률은 유사한 것인 물품.
  11. 제1항에 있어서, 상기 기재는 중합체, 금속, 사파이어, 유리, 상이한 형태의 탄소 또는 세라믹을 포함하는 것인 물품.
  12. 제1항에 있어서, 상기 조면화된 표면은 섬유를 포함하는 것인 물품.
  13. 제1항에 있어서, 상기 조면화된 표면은 입자를 포함하는 것인 물품.
  14. 제1항에 있어서, 상기 조면화된 표면은 전기화학적으로 증착된 중합체를 포함하는 것인 물품.
  15. 제1항에 있어서, 상기 조면화된 표면은 샌드 블라스팅된 표면을 포함하는 것인 물품.
  16. 제1항에 있어서, 상기 조면화된 표면은 습식 또는 건식 에칭된 표면을 포함하는 것인 물품.
  17. 제1항에 있어서, 상기 조면화된 표면은 화학 작용기화 층을 포함하는 것인 물품.
  18. 제17항에 있어서, 상기 화학 작용기화 층은 불화 화합물을 포함하는 것인 물품.
  19. 제1항에 있어서, 상기 윤활 액체는 과불화탄소 오일인 것인 물품.
  20. 제1항에 있어서, 상기 윤활 액체는 소수성 오일인 것인 물품.
  21. 제1항에 있어서, 상기 물품은 하기의 조건을 충족하는 것인 물품:
    Figure 112018123696505-pct00028

    상기 식에서,
    γAX는 상기 이물질과 주변 매질과의 계면 에너지이고;
    γBX는 상기 윤활 액체와 상기 주변 매질과의 계면 에너지이며;
    θAX 는 상기 주변 매질 하에 침지된 편평한 고체 표면에 대한 이물질의 평형 접촉각이고;
    θBX 는 상기 주변 매질 하에 침지된 편평한 고체 표면에 대한 상기 윤활 액체의 액체 평형 접촉각이다.
  22. 제1항에 있어서, 상기 물품은, X 매질에 노출될 때, 하기의 두 가지 조건을 충족하고, X는 공기/가스/물/비혼화성 유체인 것인 물품:
    Figure 112018123696505-pct00029

    Figure 112018123696505-pct00030

    상기 식에서,
    γAX는 상기 이물질과 주변 매질과의 계면 에너지이고;
    γBX는 상기 윤활 액체와 상기 주변 매질과의 계면 에너지이며;
    γAB는 상기 이물질과 상기 윤활 액체 계면과의 계면 에너지이고;
    θAX 는 상기 주변 매질 하에 침지된 편평한 고체 표면에 대한 상기 이물질의 평형 접촉각이며;
    θBX 는 상기 주변 매질 하에 침지된 편평한 고체 표면에 대한 상기 윤활 액체의 평형 접촉각이고;
    R은 상기 조면화된 표면의 조도 계수이다.
  23. 제1항에 있어서, 상기 반발성 표면은 5000Pa 초과의 압력에서 이물질과 접촉할 때 이물질을 반발할 수 있는 것인 물품.
  24. 제1항에 있어서, 상기 반발성 표면은 106Pa 초과의 압력에서 이물질과 접촉할 때 이물질을 반발할 수 있는 것인 물품.
  25. 제1항에 있어서, 상기 물품은 자가 세정할 수 있는 것인 물품.
  26. 제1항에 있어서, 상기 물품은 자가 회복할 수 있는 것인 물품.
  27. 제1항에 있어서, 상기 물품은 윤활 층과 유체 연통되는 일정 양의 윤활 액체를 포함하는 저장소를 추가로 포함하는 것인 물품.
  28. 제1항에 있어서, 상기 기재는 전기 전도성, 비전도성, 자성, 비자성, 탄성, 비탄성, 감광성, 비감광성, 감온성 또는 비감온성의 특성 중 하나 이상을 갖도록 선택되는 것인 물품.
  29. 제1항에 있어서, 상기 기재는 편평한 기재, 원형 기재, 원통형 기재 또는 기하학적으로 복잡한 기재인 물품.
  30. 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항의 물품을 포함하는 유로 채널.
  31. 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항의 물품을 포함하는 광학 부품.
  32. 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항의 물품을 포함하는 표지판 또는 상업용 그래픽.
  33. 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항의 물품을 포함하는 건축 재료.
  34. 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항의 물품을 포함하는 냉동 시스템의 부재.
  35. 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항의 물품을 포함하는 열 교환기.
  36. 내풍성 또는 내수성에 노출된 적어도 하나의 표면을 갖는 장치로서, 상기 노출된 표면은 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항의 물품을 포함하는 것인 장치.
  37. 제36항에 있어서, 상기 장치는 윈드밀, 태양 전지 및 항공 전자 장치, 해양 선박, 지붕 재료 및 수중 장치로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 장치.
  38. 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항의 물품을 포함하는 직물.
  39. 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항의 물품을 포함하는 내지문 표면(fingerprint resistance surface).
  40. 제39항에 있어서, 상기 표면은 렌즈, 고글, 터치 스크린 또는 윈도우에 포함되는 것인 내지문 표면.
  41. 유체 접촉 표면의 적어도 일부가 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항의 물품을 포함하는 유체 수송 장치.
  42. 컨테이너로서, 컨테이너 표면의 적어도 일부가 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항의 물품을 포함하는 컨테이너.
  43. 이물질을 반발하기 위한 미끄러운 표면을 생성하기 위한 방법으로서, 상기 방법은
    미리 결정된 조도를 갖는 조면화된 표면을 포함하는 기재를 제공하는 단계; 및
    윤활 액체가 상기 조면화된 표면을 습윤시키고 이 표면에 접착되어 안정화된 액체 오버층을 형성하도록, 상기 조면화된 표면에 대한 화학적 친화도를 갖는 윤활 액체를 도입하는 단계를 포함하되;
    상기 윤활 액체가 상기 조면화된 표면 위에 액체 오버층을 형성하기에 충분한 두께로 상기 조면화된 표면을 커버하고,
    상기 조면화된 표면의 조도 및 상기 윤활 액체의 상기 조면화된 표면에 대한 화학적 친화도가 상기 윤활 액체가 상기 기재 내, 기재 위 및 기재에 걸쳐 안정적으로 고정되어 반발성 표면을 형성하도록 하는 것인 방법.
  44. 제43항에 있어서, 상기 기재는 다공성 재료를 포함하는 것인 방법.
  45. 제43항에 있어서, 상기 이물질은 유체인 것인 방법.
  46. 제43항에 있어서, 상기 이물질은 고체인 것인 방법.
  47. 제43항에 있어서, 상기 제공 단계 및 도입 단계를 하기 조건을 충족하도록 수행하는 것인 방법:
    Figure 112018123696505-pct00031

    상기 식에서,
    γAX는 상기 이물질과 주변 매질과의 계면 에너지이고;
    γBX는 상기 윤활 액체와 상기 주변 매질과의 계면 에너지이며;
    θAX 는 상기 주변 매질 하에 침지된 편평한 고체 표면에 대한 상기 이물질의 평형 접촉각이고;
    θBX 는 상기 주변 매질 하에 침지된 편평한 고체 표면에 대한 상기 윤활 액체의 액체의 평형 접촉각이다.
  48. 제43항에 있어서, 미끄러운 표면이 X 매질에 노출될 때, 상기 제공 단계 및 도입 단계는 하기의 두 가지 조건을 충족하도록 수행되며, X는 공기/가스/물/비혼화성 유체인 것인 방법:
    Figure 112018123696505-pct00032

    Figure 112018123696505-pct00033

    상기 식에서,
    γAX는 상기 이물질과 주변 매질과의 계면 에너지이고;
    γBX는 상기 윤활 액체와 상기 주변 매질과의 계면 에너지이며;
    γAB는 상기 이물질과 상기 윤활 액체 계면과의 계면 에너지이고;
    θAX 는 상기 주변 매질 하에 침지된 편평한 고체 표면에 대한 상기 이물질의 평형 접촉각이며;
    θBX 는 상기 주변 매질 하에 침지된 편평한 고체 표면에 대한 상기 윤활 액체의 평형 접촉각이고;
    R은 상기 조면화된 표면의 조도 계수이다.
  49. 제43항에 있어서, 상기 조면화된 표면 및 상기 윤활 액체의 광학 굴절률은 유사한 것인 방법.
  50. 제43항에 있어서, 상기 반발성 표면은 5000Pa 초과의 압력에서 상기 이물질과 접촉할 때 이물질을 반발할 수 있는 것인 방법.
  51. 제43항에 있어서, 상기 반발성 표면은 106Pa 초과의 압력에서 상기 이물질과 접촉할 때 이물질을 반발할 수 있는 것인 방법.
  52. 제43항에 있어서, 상기 미끄러운 표면은 자가 세정을 할 수 있는 것인 방법.
  53. 제43항에 있어서, 상기 미끄러운 표면은 자가 회복을 할 수 있는 것인 방법.
  54. 제43항에 있어서, 일정 양의 윤활 액체를 포함하는 저장소를 제공하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  55. 제43항에 있어서, 상기 미끄러운 표면은 편평한 기재, 원형 기재, 원통형 기재 또는 기하학적으로 복잡한 기재 위에 형성되는 것인 방법.
  56. 제43항에 있어서, 상기 조면화된 표면은 유로 채널의 표면, 광학 부품의 표면, 표지판 또는 상업용 그래픽의 표면, 건축 재료의 표면, 냉각 부재의 표면, 열 교환기의 표면, 윈드밀의 표면, 터빈의 표면, 태양 전지의 표면, 항공 전자 장치의 표면, 해양 선박의 표면, 수중 장치의 표면, 또는 직물의 표면에 제공되는 것인 방법.
  57. 가압 조건 하에 유체를 수송하는 방법으로서, 상기 방법은
    제1항 내지 제29항 중 어느 한 항의 물품을 포함하는 유로를 제공하는 단계; 및
    상기 유로를 따라 유체를 흘러보내는 단계를 포함하되;
    상기 조면화된 표면은 상기 유체와 비교하여 상기 윤활 액체에 대해 더 큰 친화도를 갖고;
    상기 윤활 액체 및 상기 유체는 서로에 대해 화학적으로 불활성인 것인 방법.
  58. 제57항에 있어서, 상기 유로는 마이크로유체 채널 또는 파이프인 방법.
  59. 제57항에 있어서, 상기 유체는 비극성 유체, 극성 유체 또는 이들의 조합인 방법.
  60. 제57항에 있어서, 상기 유체는 물, 오일 또는 다른 복합 유체인 방법.
  61. 제57항에 있어서, 조작 동안 추가의 윤활 액체를 제공하여 상기 윤활 액체의 임의의 손실을 보충하는 단계를 추가로 포함하는 것인 방법.
  62. 냉각 시스템의 제상 사이클(defrosting cycle)을 개선하는 방법으로서, 상기 방법은
    냉각 부재에 미리 결정된 조도를 갖는 조면화된 표면 및 윤활 액체가 상기 조면화된 표면을 습윤시키고 이 표면에 접착하여 안정화된 액체 오버층을 형성하도록, 상기 조면화된 표면에 대한 화학적 친화도를 갖는 윤활 액체를 제공하는 단계로서, 상기 윤활 액체가 상기 조면화된 표면 위에 액체 오버층을 형성하기에 충분한 두께로 상기 조면화된 표면을 커버하는 것인 단계;
    냉각 코일을 상기 냉각 시스템의 제상 시스템에 연결하는 단계; 및
    상기 냉각 코일을 가열하여 상기 냉각 코일 상에 형성된 성에를 용융시키는 단계를 포함하되;
    상기 조면화된 표면의 조도 및 상기 윤활 액체의 상기 조면화된 표면에 대한 화학적 친화도는 상기 윤활 액체가 상기 냉각 부재 내, 냉각 부재 위, 및 냉각 부재에 걸쳐 안정적으로 고정되어 성에를 반발할 수 있는 반발성 표면을 형성하도록 하는 것이고;
    상기 윤활 액체 및 상기 성에는 서로에 대해 화학적으로 불활성인 것인 방법.
  63. 제62항에 있어서,
    상기 가열 동안에 또는 가열 후에 기류를 상기 냉각 코일에 제공하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  64. 제62항에 있어서,
    조작 동안 추가의 윤활 액체를 제공하여 상기 윤활 액체의 임의의 손실을 보충하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  65. 해충 퇴치 빌딩을 건축하는 방법으로서, 상기 방법은
    제1항 내지 제29항 중 어느 한 항의 물품을 포함하는 하나 이상의 벽을 제공하는 단계를 포함하되;
    상기 조면화된 표면은 상기 해충의 유인(gripping) 메커니즘의 크기보다 작거나 큰 피쳐 크기를 갖고;
    상기 윤활 액체 및 상기 해충은 서로에 대해 화학적으로 불활성인 것인 방법.
  66. 제65항에 있어서, 상기 하나 이상의 벽은 빌딩의 주변부를 둘러싸고, 빌딩 지면으로부터 해충의 크기보다 몇배 높은 높이까지 연장되는 것인 방법.
  67. 제65항에 있어서, 조작 동안 추가의 윤활 액체를 제공하여 상기 윤활 액체의 임의의 손실을 보충하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  68. 물품의 표면을 세정하는 방법으로서, 상기 방법은
    제1항 내지 제29항 중 어느 한 항의 물품의 표면을 제공하는 단계; 및
    물품 사용 동안 상기 물품 상에 축적된 오염물질을 수집하는 유체를 제공하는 단계를 포함하되;
    상기 조면화된 표면은 상기 유체와 비교하여 상기 윤활 액체에 대해 더 큰 친화도를 갖고;
    상기 윤활 액체 및 상기 유체는 서로에 대해 화학적으로 불활성인 것인 방법.
  69. 제68항에 있어서, 상기 물품은 빌딩, 광고판, 표지판, 직물, 개수대 또는 변기인 방법.
  70. 제68항에 있어서, 상기 오염물질은 먼지, 스모그, 대변, 분무 페인트, 음식물 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 방법.
  71. 제68항에 있어서, 물품의 사용 동안 추가의 윤활 액체를 제공하여 상기 윤활 액체의 임의의 손실을 보충하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  72. 물 용기에 대한 해양 생물부착을 방지하는 방법으로서, 상기 방법은
    제1항 내지 제29항 중 어느 한 항의 물품을 포함하는 해양 선박의 표면을 제공하는 단계; 및
    상기 해양 선박을 해양 환경에 배치하는 단계를 포함하되;
    상기 조면화된 표면은 해양 오염물질 및 상기 해양 환경과 비교하여 상기 윤활 액체에 대해 더 큰 친화도를 갖고;
    상기 윤활 액체 및 상기 해양 오염물질은 서로에 대해 화학적으로 불활성이며;
    상기 윤활 액체 및 상기 해양 환경은 서로에 대해 화학적으로 불활성인 것인 방법.
  73. 제72항에 있어서, 상기 해양 오염물질은 홍합, 멍게, 따개비, 서관충, 서관충 유충, 규조류 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 방법.
  74. 제72항에 있어서, 상기 해양 환경은 해수 및 담수를 포함하는 것인 방법.
  75. 제72항에 있어서, 조작 동안 추가의 윤활 액체를 제공하여 상기 윤활 액체의 임의의 손실을 보충하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  76. 자가 세정, 점착 방지 광학 표면을 생성하는 방법으로서, 상기 방법은
    제1항 내지 제29항 중 어느 한 항의 물품을 포함하는 광학 장치의 표면을 제공하는 단계; 및
    사용 동안 상기 광학 장치 상에 축적된 오염물질을 수집하는 유체를 제공하는 단계를 포함하되;
    상기 조면화된 표면은 상기 유체와 비교하여 상기 윤활 액체에 대해 더 큰 친화도를 갖고;
    상기 윤활 액체의 굴절률은 상기 조면화된 표면의 굴절률과 유사하며;
    상기 윤활 액체 및 상기 유체는 서로에 대해 화학적으로 불활성인 것인 방법.
  77. 제76항에 있어서, 상기 광학 장치는 이동 통신 장치, 지문 판독기, 자동 입출금기(automatic transfer machine), 고글, 카메라, 또는 적외선 영상 시스템 내에 있는 것인 방법.
  78. 제76항에 있어서, 상기 오염물질은 먼지, 스모그, 오일, 지문, 피부 잔해, 안개, 성에, 얼음 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 방법.
  79. 제76항에 있어서,
    사용 동안 추가의 윤활 액체를 제공하여 상기 윤활 액체의 임의의 손실을 보충하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  80. 제76항에 있어서, 상기 광학 장치는 렌즈, 터치 스크린 또는 윈도우인 방법.
  81. 제1항에 있어서, 상기 윤활 액체는 순수한 액체, 용액 또는 액상 및 고상으로 이루어진 복합 유체인 물품.
  82. 제43항에 있어서, 상기 윤활 액체는 순수한 액체, 용액 또는 액상 및 고상으로 이루어진 복합 유체인 방법.
  83. 저접착 표면을 갖는 물품으로서,
    미리 결정된 조도를 갖는 조면화된 표면을 갖는 고체 기재; 및
    윤활 액체가 상기 기재에 접착하고 이 기재를 우선적으로 습윤시켜 액체 상부 표면을 형성하도록 상기 조면화된 표면에 대한 화학적 친화도를 갖는 윤활 액체를 포함하되,
    상기 액체 상부 표면은 관심대상의 이물질과 접촉하도록 구성되고 배치되며;
    상기 조면화된 표면의 조도 및 상기 윤활 액체의 상기 조면화된 표면에 대한 화학적 친화도가 상기 윤활 액체가 상기 기재 내, 기재 위, 및 기재에 걸쳐 안정적으로 고정되도록 하고,
    상기 윤활 액체는 이물질과 비혼화성이고;
    상기 이물질은 상기 물품에 대한 접착을 거의 또는 전혀 나타내지 않는 것인 물품.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102430731B1 (ko) * 2022-04-05 2022-08-09 국방과학연구소 수중 이동체용 소재 및 이의 제조방법

Families Citing this family (222)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10221059B2 (en) * 2004-03-31 2019-03-05 Ch&I Technologies, Inc. Refillable material transfer system
WO2007044642A2 (en) 2005-10-06 2007-04-19 President And Fellows Of Harvard College And Children's Medical Center Corporation Device and method for combined microfluidic-micromagnetic separation of material in continuous flow
US8741158B2 (en) 2010-10-08 2014-06-03 Ut-Battelle, Llc Superhydrophobic transparent glass (STG) thin film articles
US9156037B2 (en) 2009-01-15 2015-10-13 Children's Medical Center Corporation Microfluidic device and uses thereof
SG10201503351RA (en) 2010-01-19 2015-06-29 Harvard College Engineered Opsonin for Pathogen Detection and Treatment
US11292919B2 (en) 2010-10-08 2022-04-05 Ut-Battelle, Llc Anti-fingerprint coatings
US9353646B2 (en) 2011-01-19 2016-05-31 President And Fellows Of Harvard College Slippery surfaces with high pressure stability, optical transparency, and self-healing characteristics
WO2012100100A2 (en) 2011-01-19 2012-07-26 President And Fellows Of Harvard College Slippery liquid-infused porous surfaces and biological applications thereof
US8763700B2 (en) 2011-09-02 2014-07-01 Robert Ray McDaniel Dual function proppants
WO2013012924A2 (en) 2011-07-18 2013-01-24 President And Fellows Of Harvard College Engineered microbe-targeting molecules and uses thereof
US9254496B2 (en) 2011-08-03 2016-02-09 Massachusetts Institute Of Technology Articles for manipulating impinging liquids and methods of manufacturing same
CA2844301C (en) 2011-08-05 2020-02-18 Massachusetts Institute Of Technology Liquid-impregnanted surfaces, methods of making, and devices incorporating the same
US20130110222A1 (en) * 2011-08-19 2013-05-02 Joram Slager Medical devices including superhydrophobic or superoleophobic surfaces
US11092977B1 (en) 2017-10-30 2021-08-17 Zane Coleman Fluid transfer component comprising a film with fluid channels
WO2013106588A1 (en) * 2012-01-10 2013-07-18 President And Fellows Of Harvard College Modification of surfaces for fluid and solid repellency
US9632085B2 (en) 2012-02-29 2017-04-25 President And Fellows Of Harvard College Rapid antibiotic susceptibility testing
US20130220813A1 (en) * 2012-02-29 2013-08-29 Massachusetts Institute Of Technology Articles and methods for modifying condensation on surfaces
US9309162B2 (en) 2012-03-23 2016-04-12 Massachusetts Institute Of Technology Liquid-encapsulated rare-earth based ceramic surfaces
JP2015510857A (ja) 2012-03-23 2015-04-13 マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー 食品包装および食品加工装置のための自己潤滑性表面
WO2013169994A2 (en) * 2012-05-11 2013-11-14 President And Fellows Of Harvard College Reconfigurable surfaces for information security and protection of physical biometrics
US20130337027A1 (en) 2012-05-24 2013-12-19 Massachusetts Institute Of Technology Medical Devices and Implements with Liquid-Impregnated Surfaces
US9625075B2 (en) 2012-05-24 2017-04-18 Massachusetts Institute Of Technology Apparatus with a liquid-impregnated surface to facilitate material conveyance
WO2013184835A1 (en) * 2012-06-07 2013-12-12 The Regents Of The University Of California Wide-field microscopy using self-assembled liquid lenses
EP2861346B1 (en) 2012-06-13 2016-08-17 Massachusetts Institute of Technology Articles and methods for levitating liquids on surfaces, and devices incorporating the same
CN104704067B (zh) 2012-07-12 2018-04-10 哈佛学院院长及董事 光滑的自润滑聚合物表面
US20150309073A1 (en) * 2012-07-13 2015-10-29 Northwestern University Multifunctional graphene coated scanning tips
WO2014012079A1 (en) 2012-07-13 2014-01-16 President And Fellows Of Harvard College Multifunctional repellent materials
US9630224B2 (en) 2012-07-13 2017-04-25 President And Fellows Of Harvard College Slippery liquid-infused porous surfaces having improved stability
US10689178B2 (en) 2012-07-13 2020-06-23 Toyo Seikan Group Holdings, Ltd. Packing container having excellent slipping property for the content
US10471468B2 (en) * 2012-07-18 2019-11-12 Nokia Technologies Oy Omniphobic surface for use in user interface device
EP2711417B1 (en) * 2012-09-20 2016-11-09 Karlsruher Institut für Technologie Use of porous hydrophobic polymers filled and coated with water immiscible hydrophobic liquids for protein- and cell-repellent surfaces
KR20150086522A (ko) * 2012-11-19 2015-07-28 메사추세츠 인스티튜트 오브 테크놀로지 액체-함침된 표면을 사용하는 장치 및 방법
US20140178611A1 (en) 2012-11-19 2014-06-26 Massachusetts Institute Of Technology Apparatus and methods employing liquid-impregnated surfaces
EP2929408B1 (en) * 2012-12-10 2021-05-19 GTAT Corporation A mobile electronic device comprising a multilayer sapphire cover plate
US9320534B2 (en) 2012-12-13 2016-04-26 Alcon Research, Ltd. Fine membrane forceps with integral scraping feature
EP2955120A4 (en) * 2013-02-08 2016-10-26 Toyo Seikan Group Holdings Ltd CONTAINER WITH EXCELLENT SLIDING CHARACTERISTICS
KR101753676B1 (ko) * 2013-02-14 2017-07-04 도요세이칸 그룹 홀딩스 가부시키가이샤 유동성 물질에 대한 미끄러짐성이 뛰어난 주출도구
CN105121036A (zh) 2013-02-15 2015-12-02 麻省理工学院 用于滴状冷凝的接枝聚合物表面和相关使用及生产方法
US20140234579A1 (en) * 2013-02-15 2014-08-21 Liang Wang Composite Preventing Ice Adhesion
US20140290699A1 (en) * 2013-03-01 2014-10-02 Massachusetts Institute Of Technology Articles and methods providing liquid-impregnated scale-phobic surfaces
US10385181B2 (en) 2013-03-13 2019-08-20 President And Fellows Of Harvard College Solidifiable composition for preparaton of liquid-infused slippery surfaces and methods of applying
WO2014145586A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Jonathan David Smith Methods and articles for liquid-impregnated surfaces for the inhibition of vapor or gas nucleation
WO2014144325A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 President And Fellows Of Harvard College Methods and compositions for improving detection and/or capture of a target entity
CN105408031B (zh) * 2013-03-15 2019-07-16 利奎格莱股份有限公司 具有增强的耐久性的经液体浸渍的表面
EP2986390A1 (en) 2013-04-16 2016-02-24 Massachusetts Institute of Technology System and method for unipolar separation of emulsions and other mixtures
US10543516B2 (en) 2013-04-29 2020-01-28 Gvd Corporation Liquid-impregnated coatings and devices containing the same
US10100247B2 (en) 2013-05-17 2018-10-16 Preferred Technology, Llc Proppant with enhanced interparticle bonding
EP3848044A1 (en) 2013-05-21 2021-07-14 President and Fellows of Harvard College Engineered heme-binding compositions and uses thereof
WO2014188883A1 (ja) * 2013-05-23 2014-11-27 東洋製罐グループホールディングス株式会社 液層を表面に有する多層構造体
US11148309B2 (en) * 2013-06-05 2021-10-19 The Gillette Company Llc Razor components with novel coating
JP6052641B2 (ja) * 2013-07-12 2016-12-27 日産自動車株式会社 防汚フィルム及びこれを用いた自動車部品
JP5673870B1 (ja) * 2013-07-26 2015-02-18 東洋製罐グループホールディングス株式会社 表面に液層を有する樹脂構造体
JP6206391B2 (ja) * 2013-07-26 2017-10-04 東洋製罐グループホールディングス株式会社 表面に液層を有する構造体
US9970699B2 (en) * 2013-08-26 2018-05-15 Whirlpool Corporation Combined refrigerator/freezer appliances with dampers having ice prevention treatments
US9585757B2 (en) 2013-09-03 2017-03-07 Massachusetts Institute Of Technology Orthopaedic joints providing enhanced lubricity
EP3046763A4 (en) 2013-09-17 2017-07-26 Liquiglide Inc. Articles and methods for forming liquid films on surfaces of articles
KR102151247B1 (ko) * 2013-11-11 2020-09-03 삼성디스플레이 주식회사 플렉서블 표시 패널의 제조 방법 및 플렉서블 표시 장치의 제조 방법
DE102013223440A1 (de) * 2013-11-18 2015-05-21 Robert Bosch Gmbh Scheibenwischvorrichtung für ein Fahrzeug
US10048494B2 (en) * 2013-11-25 2018-08-14 Lsp Technologies, Inc. Protection of laser bond inspection optical components
WO2015077765A1 (en) * 2013-11-25 2015-05-28 Hibben Charles W Destabilization of liquids on liquid impregnated surfaces
US9809712B2 (en) * 2013-11-26 2017-11-07 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Hydrophobic and oleophobic coatings
EP3083658B1 (en) 2013-12-18 2019-05-08 President and Fellows of Harvard College Crp capture/detection of gram positive bacteria
US20150179321A1 (en) 2013-12-20 2015-06-25 Massachusetts Institute Of Technology Controlled liquid/solid mobility using external fields on lubricant-impregnated surfaces
US20150239773A1 (en) 2014-02-21 2015-08-27 Ut-Battelle, Llc Transparent omniphobic thin film articles
US10973682B2 (en) 2014-02-24 2021-04-13 Alcon Inc. Surgical instrument with adhesion optimized edge condition
US10329510B2 (en) 2014-04-11 2019-06-25 The Penn State Research Foundation Self-healable coatings and methods of making the same
US9968965B2 (en) 2014-04-25 2018-05-15 Toyo Seikan Group Holdings, Ltd. Structure having liquid film on the surface thereof
JP6357855B2 (ja) * 2014-05-09 2018-07-18 新日鐵住金株式会社 高い撥水撥油性を有する複合材料およびその製造方法
KR102061241B1 (ko) 2014-05-30 2019-12-31 도요세이칸 그룹 홀딩스 가부시키가이샤 액층을 표면에 갖는 구조체
WO2015196052A1 (en) 2014-06-19 2015-12-23 Massachusetts Institute Of Technology Lubricant-impregnated surfaces for electrochemical applications, and devices and systems using same
WO2015194251A1 (ja) 2014-06-20 2015-12-23 東洋製罐株式会社 表面に液膜が形成されている構造体及び液膜形成用コーティング液
FR3022757A1 (fr) * 2014-06-25 2016-01-01 Seb Sa Article culinaire muni d'un revetement antiadhesif comprenant une surface mobile a chaud
JP6444631B2 (ja) * 2014-06-30 2018-12-26 大和製罐株式会社 滑水・滑油性膜、その製造方法、及びそれにより被覆された表面を有する物品
CN104117833B (zh) * 2014-07-01 2016-09-28 北京全四维动力科技有限公司 一种多孔亲水不锈钢换热管及其表面处理方法
US10301482B2 (en) 2014-07-25 2019-05-28 University Of Florida Research Foundation, Inc. Superoleophobic alumina coatings
EP2990742A1 (en) * 2014-08-28 2016-03-02 ABB Technology AG Method and apparatus for solidifying a polar substance
TW201610412A (zh) * 2014-09-02 2016-03-16 旭硝子股份有限公司 評價基材的操作感的方法及基材
JP6506520B2 (ja) * 2014-09-16 2019-04-24 株式会社ディスコ ＳｉＣのスライス方法
CN104307582B (zh) * 2014-09-30 2017-08-15 中国科学院深圳先进技术研究院 一种开放式微流控芯片及其制作方法和操控方法
CN104310302A (zh) * 2014-09-30 2015-01-28 中国科学院深圳先进技术研究院 一种超滑表面的制作方法
MX2017004354A (es) 2014-10-09 2017-12-12 Illumina Inc Metodo y dispositivo para la separacion de liquidos inmiscibles para aislar de modo efectivo al menos uno de los liquidos.
US20170283316A1 (en) * 2014-10-28 2017-10-05 3M Innovative Properties Company Repellent coatings comprising sintered particles and lubricant, articles & method
WO2016069785A1 (en) * 2014-10-28 2016-05-06 President And Fellows Of Harvard College High energy efficiency phase change device using convex surface features
US10391506B2 (en) 2014-10-28 2019-08-27 3M Innovative Properties Company Spray application system components comprising a repellent surface and methods
US20160122677A1 (en) * 2014-10-30 2016-05-05 The Trustees Of Princeton University Liquid-Infused Surfaces Featuring Reduced Drag Characteristics, and Methods for Fabricating the Same
CN104451811A (zh) * 2014-11-20 2015-03-25 哈尔滨工程大学 一种在金属表面形成超润滑表面的方法
US9373561B1 (en) 2014-12-18 2016-06-21 International Business Machines Corporation Integrated circuit barrierless microfluidic channel
JP5968491B1 (ja) 2015-04-20 2016-08-10 東洋製罐株式会社 液膜を有する構造体及びその製造方法
JP6587823B2 (ja) 2015-04-24 2019-10-09 東洋製罐株式会社 表面に固体粒子が分布している容器
US10434542B2 (en) 2015-04-24 2019-10-08 The Penn State Research Foundation Slippery rough surfaces
CN107787342A (zh) 2015-04-27 2018-03-09 密执安州立大学董事会 耐久性疏冰表面
US9862881B2 (en) 2015-05-13 2018-01-09 Preferred Technology, Llc Hydrophobic coating of particulates for enhanced well productivity
JP6001726B1 (ja) 2015-05-21 2016-10-05 東洋製罐株式会社 表面にゲル状被覆を有する構造体
CN104846508B (zh) * 2015-06-15 2017-07-04 湖州市菱湖重兆金辉丝织厂 一种表面仿猪笼草结构的疏水面料
JP6515696B2 (ja) * 2015-06-16 2019-05-22 日産自動車株式会社 防汚構造体の製造方法
CA2988944C (en) 2015-07-01 2020-06-23 Toyo Seikan Group Holdings, Ltd. Structured body having liquid film formed on surface
JP6800202B2 (ja) 2015-07-08 2020-12-16 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー ポリオキソメタレートを含有するフォトクロミック物品並びに該物品の製造、及び使用方法
JP6069426B2 (ja) 2015-07-09 2017-02-01 東洋製罐グループホールディングス株式会社 内面がオレフィン系樹脂層により形成されている容器
CN107848255A (zh) * 2015-07-17 2018-03-27 日产自动车株式会社 防污结构体及其制造方法
US10435457B2 (en) 2015-08-06 2019-10-08 President And Fellows Of Harvard College Microbe-binding molecules and uses thereof
CN105061804B (zh) * 2015-08-13 2019-07-16 东莞市泰和塑胶制品有限公司 防粘超滑低密度聚乙烯薄膜及其制备方法
WO2017029624A1 (en) * 2015-08-18 2017-02-23 Thai Optical Group Public Company Limited Spectacle lens optic with superhydrophobic superoleophobic surface
JP6051278B1 (ja) * 2015-08-21 2016-12-27 東洋製罐株式会社 液膜を有する構造体及びその製造方法
US10221321B2 (en) 2015-08-28 2019-03-05 Battelle Memorial Institute Paintable hydrophobic and lubricant-infused surface coatings and processes for making and using same
US11168276B2 (en) * 2015-08-28 2021-11-09 Battelle Memorial Institute Reinforced composites with repellent and slippery properties
FR3040700B1 (fr) * 2015-09-07 2017-10-06 Saint Gobain Vitrage de vehicule de transport a revetement deperlant et anti-poussiere associe a un appareil de detection
EP3141522B1 (fr) * 2015-09-08 2018-05-02 Nivarox-FAR S.A. Pièce micromécanique horlogère comprenant une surface lubrifiée et procédé de réalisation d'une telle pièce micromécanique horlogère
GB201518826D0 (en) * 2015-10-23 2015-12-09 Ucl Business Plc Composite particles, coatings and coated articles
CN108348937A (zh) * 2015-10-28 2018-07-31 3M创新有限公司 包括拒液表面的喷雾施用系统部件和方法
EP3368618B1 (en) 2015-10-28 2020-11-25 3M Innovative Properties Company Articles subject to ice formation comprising a repellent surface
EP3385194A4 (en) 2015-12-01 2019-08-07 Toyo Seikan Group Holdings, Ltd. PACKAGING TO BE STORED IN A LOW-TEMPERATURE ENVIRONMENT AND METHOD OF USE THEREOF
EP3397788A4 (en) * 2015-12-30 2019-11-27 Maxterial, Inc. COATINGS AND COATED SURFACES WITH SELECTED SURFACE PROPERTIES AND FUNCTIONS
US10577511B2 (en) 2016-01-20 2020-03-03 Battelle Memorial Institute Stretchable hydrophobic materials and methods for making the same
JP6706420B2 (ja) * 2016-03-23 2020-06-10 日産自動車株式会社 積層体及び該積層体を備える自動車部品
JP6598138B2 (ja) * 2016-03-23 2019-10-30 日産自動車株式会社 防汚構造体及び該防汚構造体を備える自動車部品
US10557042B2 (en) * 2016-03-28 2020-02-11 Wisconsin Alumni Research Foundation Slippery liquid-infused porous surfaces that prevent microbial surface fouling
EP3448944A4 (en) 2016-04-26 2019-11-13 3M Innovative Properties Company ARTISTS SUBJECT TO ICE FORMATION WITH A REPELLENT SURFACE COMPRISING SILOXONE MATERIAL
US10711393B2 (en) 2016-05-04 2020-07-14 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Self-sealing and self-decontaminating materials, methods of making, and methods of use
CN105733385B (zh) * 2016-05-08 2017-12-01 泉州三欣新材料科技有限公司 一种仿生保洁水性涂料及其制备方法
CA3024490A1 (en) 2016-05-16 2017-11-23 President And Fellows Of Harvard College Aqueous biomolecule coupling on co2-plasma-activated surfaces
EP3459728B1 (en) 2016-05-20 2020-08-12 Nissan Motor Co., Ltd. Soil-resistant structure and automobile component provided with said soil-resistant structure
WO2017210298A1 (en) 2016-05-31 2017-12-07 Northwestern University Method for the fabrication of three-dimensional objects and apparatus for same
EP3470222B1 (en) 2016-06-13 2021-12-29 Nissan Motor Co., Ltd. Antifouling structure and automotive component using antifouling structure
US10568240B2 (en) 2016-06-30 2020-02-18 Ford Global Technologies, Llc Coolant flow distribution using coating materials
EP3484949B1 (en) 2016-07-18 2021-02-10 Unilever N.V. A method of modifying the dispensing properties of a container
EP3491083B1 (en) 2016-07-27 2023-05-10 Adaptive Surface Technologies, Inc. Compositions and methods for creating functionalized, roughened surfaces and methods of creating repellant surfaces
CA3034222A1 (en) * 2016-08-18 2018-02-22 Advanced Mem-Tech Ltd. Improved filtration membrane
US10905055B2 (en) 2016-08-18 2021-02-02 Lloyd Kelsey Busby, IV Dissolvable collection system for turpentine production
EP3500662B1 (en) * 2016-08-20 2022-10-05 The Regents Of The University Of California High-throughput system and method for the temporary permeabilization of cells
US10907258B1 (en) 2016-08-25 2021-02-02 Arrowhead Center, Inc. Surface modification of metals and alloys to alter wetting properties
WO2018051410A1 (ja) * 2016-09-13 2018-03-22 日産自動車株式会社 防汚構造体
US10131570B2 (en) 2016-10-15 2018-11-20 Behzad Haghighi Liquid-based masking layer
TW201815356A (zh) 2016-10-18 2018-05-01 諾華公司 具有表面紋理的外科手術器械
CA2948169A1 (en) * 2016-11-09 2018-05-09 Fccl Partnership Apparatus for viscous hydrocarbon transportation
US11208591B2 (en) 2016-11-16 2021-12-28 Preferred Technology, Llc Hydrophobic coating of particulates for enhanced well productivity
CN110072694B (zh) 2016-11-18 2023-01-17 宾夕法尼亚州立大学研究基金会 排斥液体和粘弹性物质以及防生物污染的涂层
US10696896B2 (en) 2016-11-28 2020-06-30 Prefferred Technology, Llc Durable coatings and uses thereof
US11054558B2 (en) 2016-12-02 2021-07-06 3M Innovative Properties Company Photochromic articles containing a porous material with a photochromic dye and fluid, methods of making and using
US10121919B2 (en) 2017-01-06 2018-11-06 Nanoclear Technologies Inc. Control of surface properties by deposition of particle monolayers
US10319868B2 (en) 2017-01-06 2019-06-11 Nanoclear Technologies Inc. Methods and systems to boost efficiency of solar cells
US10017384B1 (en) * 2017-01-06 2018-07-10 Nanoclear Technologies Inc. Property control of multifunctional surfaces
US20190359804A1 (en) * 2017-01-24 2019-11-28 Sabic Global Technologies B.V. Textured polymer compositions
WO2018138116A1 (en) * 2017-01-24 2018-08-02 Sabic Global Technologies B.V. Textured polymer compositions
JP6876246B2 (ja) * 2017-02-14 2021-05-26 日産自動車株式会社 透明被膜、透明被膜の製造方法及び自動車用防汚性部品
CN111448449A (zh) * 2017-02-16 2020-07-24 Essenlix公司 采用纹理化表面的测定
JP2020514126A (ja) 2017-03-02 2020-05-21 リキグライド，インコーポレイテッド 界面修飾を用いて耐久性潤滑性表面を作り出すためのシステム及び方法
JP2018154364A (ja) 2017-03-17 2018-10-04 東洋製罐株式会社 粘稠物質用小容量容器
JP7006680B2 (ja) 2017-03-22 2022-01-24 東洋製罐株式会社 構造体表面への油膜形成方法
JP2018177350A (ja) * 2017-04-20 2018-11-15 東洋製罐グループホールディングス株式会社 包装材料
AU2018256832A1 (en) * 2017-04-26 2019-11-07 The Penn State Research Foundation Free-standing liquid membranes for substance separation, filtration, extraction, and blockage
DE102017211592B4 (de) * 2017-07-07 2022-02-17 Leibniz-Institut Für Festkörper- Und Werkstoffforschung Dresden E.V. Verfahren zur Herstellung omniphober Oberflächen, einer omniphoben Oberflächenbeschichtung, Verwendungen der omniphoben Oberflächenbeschichtung und der Einsatz in einem Wärmeübertrager
JP6941307B2 (ja) * 2017-08-10 2021-09-29 日産自動車株式会社 防汚構造体及び該防汚構造体を備える自動車部品
CA3073465A1 (en) 2017-08-25 2019-02-28 Max-Planck-Innovation Gmbh Slippery micropropellers penetrate the vitreous humor
US10794812B2 (en) * 2017-09-27 2020-10-06 Saudi Arabian Oil Company Dynamically determining a rock wettability alteration
EP3470475B1 (de) 2017-10-13 2021-01-27 Evonik Operations GmbH Härtbare zusammensetzung für beschichtungen mit anti-adhäsiver eigenschaft
KR102304660B1 (ko) * 2017-10-18 2021-09-23 동우 화인켐 주식회사 플렉서블 디스플레이 장치
CN107642136A (zh) * 2017-10-23 2018-01-30 吕枫 一种多功能直通式马桶
EP3485924A1 (en) * 2017-11-16 2019-05-22 ETH Zürich Topologically structured elastomeric membranes in particular for use in ventricular assist devices
DE112018006156T5 (de) 2017-11-30 2020-09-10 Axalta Coating Systems Gmbh Anstrichmittel zum auftragen unter verwendung eines applikators mit hohem auftragswirkungsgrad und verfahren und systeme dafür
CN109973833B (zh) * 2017-12-26 2023-03-28 嘉兴山蒲照明电器有限公司 Led灯丝及led球泡灯
US11370207B2 (en) 2018-01-16 2022-06-28 Toyo Seikan Group Holdings, Ltd. Packing material for surfactant-containing products
US10658349B1 (en) * 2018-01-26 2020-05-19 Facebook Technologies, Llc Interconnect using embedded carbon nanofibers
US10718702B2 (en) 2018-02-05 2020-07-21 Saudi Arabian Oil Company Dynamic contact angle measurement
US10794807B2 (en) * 2018-02-05 2020-10-06 Saudi Arabian Oil Company Contact angle measurement with sonication
US20190262829A1 (en) * 2018-02-28 2019-08-29 Volta Labs, Inc. Directing Motion of Droplets Using Differential Wetting
US11965112B2 (en) 2018-03-05 2024-04-23 The Regents Of The University Of Michigan Anti-icing surfaces exhibiting low interfacial toughness with ice
ES1209838Y (es) * 2018-03-14 2018-07-04 Proyectos Valuarte S L Gafas de sol flotantes
US10490682B2 (en) * 2018-03-14 2019-11-26 National Mechanical Group Corp. Frame-less encapsulated photo-voltaic solar panel supporting solar cell modules encapsulated within multiple layers of optically-transparent epoxy-resin materials
US11965120B2 (en) 2018-04-05 2024-04-23 3M Innovative Properties Company Gel adhesive comprising crosslinked blend of polydiorganosiloxane and acrylic polymer
WO2019195818A1 (en) * 2018-04-06 2019-10-10 Redbud Labs Magnetic-based actuation mechanisms for and methods of actuating magnetically responsive microposts in a reaction chamber
AU2019270909A1 (en) 2018-05-14 2020-11-26 The Penn State Research Foundation Slippery surfaces on common substrates
US10578637B2 (en) 2018-06-15 2020-03-03 Rosemount Aerospace Inc. Integration of low ice adhesion surface coatings with air data probes
CN108845698B (zh) 2018-06-22 2020-11-27 京东方科技集团股份有限公司 触控结构、触控方法和触控装置
US20200000082A1 (en) 2018-06-28 2020-01-02 Tony Gonzales Scorpion repel surface treatments and method for same
CN108978200B (zh) * 2018-06-29 2021-03-02 湖北大学 一种用于抗污和抗结冰的超疏水和灌注润滑液光滑型织布的制备方法
JP7234530B2 (ja) * 2018-08-06 2023-03-08 栗田工業株式会社 燃料ガス吸着カラムの再生方法
US10767941B2 (en) 2018-09-14 2020-09-08 Ford Global Technologies, Llc Method of forming a superhydrophobic layer on a motor vehicle heat exchanger housing and a heat exchanger incorporating such a housing
US11305235B2 (en) * 2018-10-02 2022-04-19 President And Fellows Of Harvard College Hydrophobic barrier layer for ceramic indirect evaporative cooling systems
JP2022516681A (ja) * 2018-10-15 2022-03-01 マリソル シマール 反発性表面を有する化粧品アプリケーター
CN109438606A (zh) * 2018-11-09 2019-03-08 北京化工大学 一种注液多孔材料光滑表面的构建方法
TWI680288B (zh) * 2018-11-12 2019-12-21 國立交通大學 由環境空氣中擷取水滴的裝置
US20200163160A1 (en) * 2018-11-21 2020-05-21 Goodrich Corporation Passive anti-icing and/or deicing systems
KR102255551B1 (ko) * 2018-12-05 2021-05-24 한국세라믹기술원 자기조립단분자막을 포함하는 slips 오염 방지 구조체 및 그 제조방법
CN109970359A (zh) * 2019-03-11 2019-07-05 华南理工大学 一种无机氧化物的超润滑表面及其相分离制备方法
US20200297255A1 (en) * 2019-03-18 2020-09-24 Purdue Research Foundation Omniphobic paper-based smart bandage devices
JP2020164817A (ja) * 2019-03-27 2020-10-08 日東電工株式会社 フィルム
EP3718463A1 (en) * 2019-04-02 2020-10-07 Ambu A/S A housing for the tip of a disposable insertion endoscope
CN109987578A (zh) * 2019-04-09 2019-07-09 电子科技大学 一种在微型柱子表面上构造单内凹结构的方法
BR112021020527A2 (pt) * 2019-04-22 2021-12-14 Univ Illinois Componente de transferência de calor e massa compreendendo uma superfície impregnada de lubrificante
CN110538785A (zh) * 2019-07-10 2019-12-06 中山大学 一种液体灌注型涂层的制备方法
US11766822B2 (en) 2019-08-20 2023-09-26 3M Innovative Properties Company Microstructured surface with increased microorganism removal when cleaned, articles and methods
CA3153940A1 (en) 2019-09-13 2021-03-18 Spotless Materials Inc. Formulations and processes to generate repellent surfaces
CN110724397A (zh) * 2019-09-18 2020-01-24 山东光韵智能科技有限公司 一种降噪耐磨抗老化外墙涂料的制造方法
CN110627376A (zh) * 2019-09-24 2019-12-31 上海电机学院 一种纳米SiO2超疏水涂层及制备工艺和用途
FR3103492A1 (fr) 2019-11-26 2021-05-28 Centre National De La Recherche Scientifique Procédé de fabrication d’un subtrat dont au moins une surface est non-adhérente
FR3103397A1 (fr) 2019-11-26 2021-05-28 Centre National De La Recherche Scientifique Surface non-adhérente et utilisation dans des applications anti-biofilm
WO2021105633A1 (fr) 2019-11-26 2021-06-03 Structurys Biotech Procédé de fabrication d'un subtrat dont au moins une surface est non-adhérente
JP7358968B2 (ja) * 2019-12-19 2023-10-11 凸版印刷株式会社 撥液性構造体及びその製造方法並びに包装材及び剥離シート
DE102020102029A1 (de) 2020-01-28 2021-08-12 Schulz Farben- Und Lackfabrik Gmbh Verfahren und Gebinde zur Verringerung von Anhaftungen innerhalb von gefüllten Gebinden
GB202106255D0 (en) * 2020-04-30 2021-06-16 Lau Ernest Wai Yin An article of personal protective equipment and a pump
US11825845B2 (en) 2020-07-30 2023-11-28 Wisconsin Alumni Research Foundation Slippery liquid-infused porous surfaces that release hydrophilic and hydrophobic agents
CN112095098B (zh) * 2020-09-22 2021-12-17 湖北大学 具有规则凸起阵列、滑移表面的材料应用于水雾收集的方法
CN112552793B (zh) * 2020-12-11 2021-10-29 吉林大学 一种用于大型旋成体的仿生减阻涂层及其制备方法
CN112472877B (zh) * 2020-12-18 2022-03-08 南京鼓楼医院 用于医疗导管的润滑油灌注的超滑多孔表面的制备方法
WO2022164971A1 (en) * 2021-01-29 2022-08-04 Ohio State Innovation Foundation Liquid crystal-infused porous surfaces and methods of making and use thereof
WO2022192480A1 (en) * 2021-03-10 2022-09-15 Spotless Materials Inc. Repellent coatings for high temperature surfaces
WO2022212785A1 (en) * 2021-03-31 2022-10-06 Freeflow Medical Devices Llc Implantable medical devices and tubing
CN113185578B (zh) * 2021-04-25 2022-05-27 中国地质大学（武汉） 一种模块化多肽-aie探针mp及其合成方法、包含其的试剂盒
FR3123699A1 (fr) * 2021-06-07 2022-12-09 Safran Transmission Systems Piece mecanique pour une turbomachine d’aeronef
FR3123700A1 (fr) * 2021-06-07 2022-12-09 Safran Transmission Systems Piece mecanique pour une turbomachine d’aeronef et turbomachine correspondante.
CN113499485A (zh) * 2021-07-08 2021-10-15 深圳先进技术研究院 一种医疗器械表面用的润滑涂层及其制备方法
FR3125445B1 (fr) * 2021-07-21 2024-03-22 Commissariat Energie Atomique Système amélioré de lutte contre l’encrassement biologique
TWI775589B (zh) * 2021-09-03 2022-08-21 國立臺灣科技大學 用於三維列印的樹脂槽底板
FR3127438B1 (fr) * 2021-09-27 2023-10-06 Alphi Procede pour reduire l’adherence de corps etrangers sur la surface d’un substrat metallique
US20230314060A1 (en) * 2022-03-31 2023-10-05 Whirlpool Corporation De-icing coating for evaporator
CN115134477A (zh) * 2022-04-29 2022-09-30 西安应用光学研究所 一种光电系统同步定位方法
WO2024006964A1 (en) * 2022-06-30 2024-01-04 University Of Virginia Patent Foundation Superhydrophobic substrates and methods for producing the same
KR102565958B1 (ko) * 2022-07-19 2023-08-11 주식회사 코나솔 윤활유 조성물
CN115651435B (zh) * 2022-09-07 2023-09-29 上海兴赛尔表面材料有限公司 一种镀铝锌镁板用耐指纹液及其制备方法
WO2024083812A1 (en) 2022-10-18 2024-04-25 Omya International Ag Liquid infused surface-modified material
WO2024085157A1 (ja) * 2022-10-19 2024-04-25 東洋アルミニウム株式会社 積層体
CN116162285A (zh) * 2023-03-01 2023-05-26 西南科技大学 一种多孔pdms浸润有机油防冰润滑表面的制备及应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993017077A1 (en) * 1992-02-21 1993-09-02 Dunton Ronald K Poly(fluorinated ethylene) coatings
JP2004037764A (ja) * 2002-07-02 2004-02-05 Fuji Xerox Co Ltd 画像定着装置、およびそれを用いた電子写真装置

Family Cites Families (134)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL123950C (ko) 1959-08-10
US3274007A (en) 1963-08-01 1966-09-20 Lockheed Aircraft Corp High-temperature resistant self-healing coating and method of application
US4386170A (en) 1980-10-31 1983-05-31 Dow Corning Corporation Curable fluorinated silicone elastomer
AU566085B2 (en) 1984-06-04 1987-10-08 Terumo Kabushiki Kaisha Medical instrument with surface treatment
JPS60259269A (ja) 1984-06-04 1985-12-21 テルモ株式会社 医療用具およびその製造方法
FR2573079B1 (fr) 1984-11-13 1987-08-14 Atochem Fluorosilanes et leur procede de preparation
JPS6263219A (ja) * 1985-09-13 1987-03-19 Ibiden Co Ltd セラミツクス質複合体からなる摺動部材
JPS6291560A (ja) 1985-10-18 1987-04-27 Asahi Glass Co Ltd 潤滑性樹脂組成物
DE3768691D1 (de) 1986-04-22 1991-04-25 Hoffmann La Roche Fluessigkristalline pyridinderivate.
JPS62252477A (ja) 1986-04-24 1987-11-04 Chugoku Toryo Kk 着氷雪防止塗料組成物
US4861511A (en) 1987-06-26 1989-08-29 Nalco Chemical Company Toilet bowl cleaner and stain-inhibiting composition
JPH01170932A (ja) * 1987-12-25 1989-07-06 Nippon Sheet Glass Co Ltd 低摩擦薄膜付き製品
US5013717A (en) 1988-04-18 1991-05-07 Becton, Dickinson And Company Blood compatible, lubricious article and composition and method therefor
EP0361034A3 (de) 1988-09-28 1990-07-11 Siemens Aktiengesellschaft Tintenschreibkopf
US5091205A (en) 1989-01-17 1992-02-25 Union Carbide Chemicals & Plastics Technology Corporation Hydrophilic lubricious coatings
GB9026687D0 (en) 1990-12-07 1991-01-23 Vascutek Ltd Process for providing a low-energy surface on a polymer
EP0497204B1 (en) * 1991-01-28 2001-04-18 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Medical member and method of manufacturing the same
CA2060294C (en) 1991-02-06 2000-01-18 Kazufumi Ogawa Chemically absorbed film and method of manufacturing the same
JPH04270649A (ja) 1991-02-26 1992-09-28 Toray Ind Inc 離型フイルム
EP0501298B1 (en) 1991-02-27 1996-06-05 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Self-lubricating device
FR2675377B1 (fr) 1991-04-22 1995-02-03 Oreal Microspheres poreuses enrobees a l'aide d'une huile perfluoree, d'une huile de silicone fluoree ou d'une gomme de silicone et leur utilisation en cosmetique.
EP0624680B1 (en) 1992-01-27 2002-10-16 Daikin Industries, Ltd. Use of a treatment agent for fiber product, method of treating fiber product, and fiber product treated thereby
JPH05229402A (ja) * 1992-02-19 1993-09-07 Railway Technical Res Inst 着雪氷防止体
JPH05240251A (ja) * 1992-02-28 1993-09-17 Ntn Corp 焼結含油軸受
JP3387139B2 (ja) 1992-03-31 2003-03-17 ソニー株式会社 光磁気ディスク
JP2593080Y2 (ja) 1992-12-21 1999-03-31 住友ベークライト株式会社 医療用チューブ導入用具
CA2119286A1 (en) 1993-04-15 1994-10-16 Hubert S. Smith, Iii Internally lubricated elastomers for use in biomedical applications
DE4414982A1 (de) 1993-05-13 1994-11-17 Gen Electric Silicon-Haftkleber-Zusammensetzungen
CA2132783C (en) 1993-10-18 2001-12-25 Leonard Pinchuk Lubricious silicone surface modification
JPH07242769A (ja) * 1994-01-12 1995-09-19 Daikin Ind Ltd 含油多孔体
BE1009209A3 (nl) 1995-03-14 1996-12-03 Pharo Ltd Vloeistofwerende afdeklaag.
DK0851908T3 (da) 1995-06-07 2003-08-25 Lee County Mosquito Control Di Smøremiddelsammensætning og fremgangsmåde
US5798409A (en) 1995-10-03 1998-08-25 Minnesota Mining & Manufacturing Company Reactive two-part polyurethane compositions and optionally self-healable and scratch-resistant coatings prepared therefrom
US5804318A (en) 1995-10-26 1998-09-08 Corvita Corporation Lubricious hydrogel surface modification
US5624713A (en) * 1996-01-25 1997-04-29 Zardoz Llc Method of increasing lubricity of snow ski bases
US6060546A (en) 1996-09-05 2000-05-09 General Electric Company Non-aqueous silicone emulsions
JPH10183049A (ja) 1996-11-08 1998-07-07 Daikin Ind Ltd 被膜形成組成物
US6156389A (en) 1997-02-03 2000-12-05 Cytonix Corporation Hydrophobic coating compositions, articles coated with said compositions, and processes for manufacturing same
DE19818956A1 (de) 1997-05-23 1998-11-26 Huels Chemische Werke Ag Materialien mit mikrorauhen, bakterienabweisenden Oberflächen
EP0893164A2 (de) 1997-06-28 1999-01-27 Hüls Aktiengesellschaft Bioaktive Beschichtung von Oberflächen unter Mitverwendung von Vernetzern
JPH1164772A (ja) 1997-08-25 1999-03-05 Koyo Seiko Co Ltd ポリゴンミラ−のスキャナモ−タ用軸受
US6071981A (en) 1997-09-30 2000-06-06 Aveka, Inc. Anti-immunoresponsive polymeric material and its use in biological applications
US6127320A (en) 1998-01-19 2000-10-03 University Of Cincinnati Methods and compositions for increasing lubricity of rubber surfaces
JPH11345441A (ja) 1998-06-01 1999-12-14 Sony Chem Corp 保護膜用組成物及び光学的記録媒体
US6511753B1 (en) 1998-06-04 2003-01-28 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. Process for producing article coated with water-repellent film article coated with water-repellent film and liquid composition for water-repellent film, article coated
JP3500973B2 (ja) 1998-07-15 2004-02-23 信越化学工業株式会社 オイルブリード性シリコーンゴム組成物
US6485794B1 (en) 1999-07-09 2002-11-26 Ecolab Inc. Beverage container and beverage conveyor lubricated with a coating that is thermally or radiation cured
US6247603B1 (en) 1999-08-20 2001-06-19 Continental Plastic Containers, Inc. Container coating for increasing product outage
JP3527866B2 (ja) 1999-11-04 2004-05-17 株式会社久留米リサーチ・パーク 海洋生物の付着を防止した加硫ゴム組成物及び海洋生物付着防止方法
JP2004511267A (ja) 2000-04-13 2004-04-15 エモリー・ユニバーシティ 抗トロンボゲン膜模倣組成物および方法
AU2001283055A1 (en) 2000-07-28 2002-02-13 Emory University Biological component comprising artificial membrane
US7232932B2 (en) 2001-07-10 2007-06-19 E. I. Du Pont De Nemours And Company Thermally stable perfluoropolyethers and processes therefor and therewith
DE10138036A1 (de) 2001-08-03 2003-02-20 Creavis Tech & Innovation Gmbh Strukturierte Oberflächen mit Lotus-Effekt
JP2004136630A (ja) 2001-11-08 2004-05-13 Nippon Sheet Glass Co Ltd 機能性皮膜被覆物品、およびその製造方法
JP3944633B2 (ja) * 2001-12-06 2007-07-11 株式会社ブリヂストン ハードコート用フィルム及びハードコートフィルム被着体
GB0206930D0 (en) 2002-03-23 2002-05-08 Univ Durham Method and apparatus for the formation of hydrophobic surfaces
US6887836B2 (en) 2002-05-09 2005-05-03 The Procter & Gamble Company Home care compositions comprising a dicarboxy functionalized polyorganosiloxane
JP2004076231A (ja) 2002-08-21 2004-03-11 Du Pont Kk 撥水撥油防汚性に優れた高強力耐熱有機繊維と繊維製品及びそれらの製造方法
US20100210745A1 (en) 2002-09-09 2010-08-19 Reactive Surfaces, Ltd. Molecular Healing of Polymeric Materials, Coatings, Plastics, Elastomers, Composites, Laminates, Adhesives, and Sealants by Active Enzymes
US7192993B1 (en) 2003-03-04 2007-03-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Self-healing coating and microcapsules to make same
US7431989B2 (en) 2003-05-06 2008-10-07 Tribofilm Research, Inc. Article with lubricated surface and method
JP2007515498A (ja) 2003-07-22 2007-06-14 ライプニッツ−インスティトゥート フィア ノイエ マテリアーリエン ゲマインニュッツィゲ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクタ ハフトゥンク 撥液性コーティング組成物及び高アルカリ耐性を有するコーティング
JP2005082848A (ja) 2003-09-08 2005-03-31 Mitsubishi Alum Co Ltd 耐食性、親水持続性、成形性に優れた表面処理アルミニウム材
US7666514B2 (en) 2003-09-16 2010-02-23 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Antifouling condensation curing organopolysiloxane composition and underwater structure
US7189934B2 (en) 2003-11-13 2007-03-13 Honeywell International Inc. Self-healing liquid contact switch
US7560492B1 (en) 2003-11-25 2009-07-14 Advanced Cardiovascular Systems, Inc. Polysulfone block copolymers as drug-eluting coating material
JP4467300B2 (ja) 2003-12-26 2010-05-26 株式会社日立製作所 配線基板
US7732555B2 (en) 2004-01-27 2010-06-08 Ppg Industries Ohio, Inc. Urethane polyol precursors for coating compositions
JP4620363B2 (ja) * 2004-02-17 2011-01-26 三菱鉛筆株式会社 内容物可視型筆記具用部材及び筆記具
EP1728256B1 (en) 2004-03-24 2015-05-13 Showa Denko K.K. Crosslinked self-doping type electrically conducting polymer, production process thereof, product coated with the polymer and electronic device
WO2005121288A1 (ja) * 2004-06-10 2005-12-22 Ntn Corporation 摺動材料およびすべり軸受
US7258731B2 (en) * 2004-07-27 2007-08-21 Ut Battelle, Llc Composite, nanostructured, super-hydrophobic material
US7655275B2 (en) 2004-08-02 2010-02-02 Hewlett-Packard Delopment Company, L.P. Methods of controlling flow
DE102004046385A1 (de) 2004-09-24 2006-04-06 Construction Research & Technology Gmbh Flüssige fluorhaltige Zusammensetzungen für die Oberflächenbehandlung mineralischer und nichtmineralischer Untergründe
US20060159645A1 (en) 2004-10-04 2006-07-20 Jonathan Miller Method of providing lubricious surfaces
EP1858820A2 (en) 2005-03-18 2007-11-28 Cinvention Ag Process for the preparation of porous sintered metal materials
JP4649567B2 (ja) 2005-04-05 2011-03-09 アルケア株式会社 排泄物収容装具用パウチのための潤滑性組成物及び排泄物収容装具用パウチ
JP2008538531A (ja) 2005-04-22 2008-10-30 セルドン テクノロジーズ，エルエルシー カーボンナノチューブを含む物品および流体の浄化にこれを使用するための方法
JP2008540725A (ja) 2005-05-04 2008-11-20 スープラポリックス ビー．ブイ． 水素結合ヒドロゲル
CN100457834C (zh) 2005-06-21 2009-02-04 中国科学院合肥物质科学研究院 氧化铝绝缘涂层及其制备方法
EP1907202B1 (en) 2005-07-01 2016-01-20 Carolyn M. Dry Multiple function, self-repairing composites with special adhesives
US8308927B2 (en) 2005-08-17 2012-11-13 University Of Cincinnati Electrofluidic textiles and cleaning implements using such electrofluidic textiles
US8017687B2 (en) 2005-11-15 2011-09-13 Momentive Performance Materials Inc. Swollen silicone composition and process of producing same
US20070141306A1 (en) 2005-12-21 2007-06-21 Toshihiro Kasai Process for preparing a superhydrophobic coating
US7723405B2 (en) 2006-01-05 2010-05-25 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Self-healing coating system
US20070166344A1 (en) 2006-01-18 2007-07-19 Xin Qu Non-leaching surface-active film compositions for microbial adhesion prevention
US7581568B2 (en) 2006-02-07 2009-09-01 International Textile Group, Inc. Water jet woven air bag fabric made from sized yarns
WO2007130734A2 (en) 2006-03-03 2007-11-15 C. R. Bard, Inc. Antimicrobial coating
EP1832629B1 (en) 2006-03-10 2016-03-02 Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Corrosion inhibiting pigment comprising nanoreservoirs of corrosion inhibitor
US7998559B2 (en) 2006-03-23 2011-08-16 Alcatel Lucent Super-phobic surface structures
US20070254000A1 (en) 2006-04-28 2007-11-01 Xiaoping Guo Biocompatible self-lubricating polymer compositions and their use in medical and surgical devices
US20080004394A1 (en) * 2006-06-30 2008-01-03 Stefan Reinartz Method of providing repellency
WO2008013825A2 (en) 2006-07-25 2008-01-31 Fujifilm Hunt Smart Surfaces, Llc Polysiloxane based in situ polymer blends-compositions, articles and methods of preparation thereof
DE102006037067B4 (de) 2006-08-08 2011-06-16 Metoxit Ag Verfahren zum Herstellen eines Implantats mit einer porösen, keramischen Oberflächenschicht
EP2078062B1 (en) 2006-10-19 2018-12-05 Northwestern University Surface-independent, surface-modifying, multifunctional coatings and applications thereof
US7622197B2 (en) * 2006-11-20 2009-11-24 Ferroxy-Aled, Llc Seasoned ferrous cookware
JP2008223003A (ja) 2006-12-28 2008-09-25 Toto Ltd 自己浄化性部材およびコーティング組成物
WO2008098924A2 (en) 2007-02-13 2008-08-21 Cinvention Ag Medical devices with extended or multiple reservoirs
WO2008120505A1 (ja) * 2007-03-29 2008-10-09 Konica Minolta Holdings, Inc. 撥水性物品と建築用窓ガラス及び車両用窓ガラス
CA2682192A1 (en) 2007-03-29 2008-10-09 University Of Utah Research Foundation Materials for removing contaminants from fluids using supports with biologically-derived functionalized groups and methods of forming and using the same
US7877968B2 (en) 2007-05-15 2011-02-01 Kraft Foods Global Brands Llc Method for forming a container with improved release properties
US20100009583A1 (en) 2007-09-21 2010-01-14 Bigsky Technologies Llc Flame retardant, stain and soil resistant textile article
PL2198076T3 (pl) 2007-10-03 2016-09-30 Sposób wytwarzania metalu o właściwościach biobójczych
US7998529B2 (en) 2007-10-10 2011-08-16 Ppg Industries Ohio, Inc. Methods for making polymeric substrates comprising a haze-free, self-healing coating and coated substrates made thereby
US8512731B2 (en) 2007-11-13 2013-08-20 Medtronic Minimed, Inc. Antimicrobial coatings for medical devices and methods for making and using them
EP2254653A1 (en) 2008-02-15 2010-12-01 Nypro Inc. Self-lubricating elastomeric components for use in medical devices
CN102046139B (zh) 2008-04-16 2016-03-02 陶氏康宁公司 硅氧烷微乳液的制备
US7841022B2 (en) * 2008-07-15 2010-11-30 Luthai Textile Co., Ltd. Garment having various functional finishes
US9510856B2 (en) 2008-07-17 2016-12-06 Micell Technologies, Inc. Drug delivery medical device
US7976692B2 (en) 2008-07-25 2011-07-12 Xerox Corporation Metallization process for making fuser members
EP2163295A1 (en) * 2008-09-15 2010-03-17 Services Pétroliers Schlumberger A micro-structured surface having tailored wetting properties
WO2010042804A2 (en) 2008-10-10 2010-04-15 Ndsu Research Foundation Zwitterionic/amphiphilic pentablock copolymers and coatings therefrom
CN102307955B (zh) 2008-12-05 2014-09-10 森普鲁斯生物科学公司 无污、抗菌、抗血栓形成的接出型接枝复合体
CN101444777B (zh) 2008-12-29 2011-07-20 大连海事大学 一种提高船体表面材料防污性能的方法
JP5258595B2 (ja) 2009-01-23 2013-08-07 株式会社豊田中央研究所 流動抵抗低減構造
CN102387915A (zh) 2009-02-17 2012-03-21 伊利诺伊大学评议会 柔性微结构超疏水材料
FR2943066B1 (fr) 2009-03-13 2011-04-22 Veronique Roulleaux Formulation aqueuse d'un systeme de revetement antisalissure de supports immerges,son procede de traitement et son utilisation
FI20095392A0 (fi) 2009-04-09 2009-04-09 Upm Kymmene Corp Menetelmä substraatin pinnan käsittelemiseksi
CN101538395B (zh) * 2009-04-23 2010-12-08 宁波登天氟材有限公司 一种防油污的聚四氟乙烯微孔薄膜及其加工方法
CN101580753B (zh) 2009-06-19 2012-09-26 大庆石油学院 新型聚醚醚酮自润滑耐磨复合材料及其制备方法
BR112012000647B8 (pt) 2009-07-10 2021-06-22 Medicaltree Patent Ltd dispositivo de lubrificação implantável
CN102666665B (zh) 2009-10-23 2015-07-22 道康宁公司 包含溶胀的硅酮凝胶的硅酮组合物
EP2363438A1 (en) 2010-02-26 2011-09-07 Severn Marine Technologies, LLC Optically clear biofouling resistant coating compositions for marine instruments and application methods
US8563485B2 (en) 2010-05-20 2013-10-22 GM Global Technology Operations LLC Tribo-system and method for reducing particle conglomeration therein
CA2799833C (en) 2010-06-09 2016-10-04 Semprus Biosciences Corp. Articles having non-fouling surfaces and processes for preparing the same including pretreatment of substrates
JP5240251B2 (ja) 2010-08-06 2013-07-17 ダイキン工業株式会社 梱包材
US20130296206A1 (en) 2010-10-25 2013-11-07 Jeroen Bongaerts Lubricant thickened with oleophilic fibers
US20120141052A1 (en) 2010-12-05 2012-06-07 New Hampshire Ball Bearings, Inc. Self lubricated bearing compositions and methods of making the same
WO2012100100A2 (en) 2011-01-19 2012-07-26 President And Fellows Of Harvard College Slippery liquid-infused porous surfaces and biological applications thereof
US9353646B2 (en) 2011-01-19 2016-05-31 President And Fellows Of Harvard College Slippery surfaces with high pressure stability, optical transparency, and self-healing characteristics
CA2844301C (en) 2011-08-05 2020-02-18 Massachusetts Institute Of Technology Liquid-impregnanted surfaces, methods of making, and devices incorporating the same
US20130110222A1 (en) 2011-08-19 2013-05-02 Joram Slager Medical devices including superhydrophobic or superoleophobic surfaces
WO2013115868A2 (en) 2011-11-04 2013-08-08 President And Fellows Of Harvard College Dynamic and switchable slippery surfaces
WO2013106588A1 (en) 2012-01-10 2013-07-18 President And Fellows Of Harvard College Modification of surfaces for fluid and solid repellency

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993017077A1 (en) * 1992-02-21 1993-09-02 Dunton Ronald K Poly(fluorinated ethylene) coatings
JP2004037764A (ja) * 2002-07-02 2004-02-05 Fuji Xerox Co Ltd 画像定着装置、およびそれを用いた電子写真装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102430731B1 (ko) * 2022-04-05 2022-08-09 국방과학연구소 수중 이동체용 소재 및 이의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012100099A2 (en) 2012-07-26
AU2012207205B2 (en) 2016-03-17
KR20140019322A (ko) 2014-02-14
US9932482B2 (en) 2018-04-03
CN103649240B (zh) 2016-09-14
CA2825008C (en) 2020-10-13
US20140290731A1 (en) 2014-10-02
JP6619403B2 (ja) 2019-12-11
US9353646B2 (en) 2016-05-31
US9121307B2 (en) 2015-09-01
US11118067B2 (en) 2021-09-14
WO2012100099A3 (en) 2012-10-18
US10233334B2 (en) 2019-03-19
US20180127594A1 (en) 2018-05-10
US20140147627A1 (en) 2014-05-29
JP2017140405A (ja) 2017-08-17
CA2825008A1 (en) 2012-07-26
US9121306B2 (en) 2015-09-01
US20170015835A1 (en) 2017-01-19
EP2665782A2 (en) 2013-11-27
AU2012207205C1 (en) 2016-09-08
JP2014509959A (ja) 2014-04-24
JP6228012B2 (ja) 2017-11-08
US20180187022A1 (en) 2018-07-05
JP2018039266A (ja) 2018-03-15
US20140290732A1 (en) 2014-10-02
CN103649240A (zh) 2014-03-19

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