KR20150033725A - 미끄러운 자기-윤활성 중합체 표면 - Google Patents

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Abstract

본 개시내용은 자체 회복성을 갖는 미끄러운 자기-윤활성 중합체를 생성하기 위한 전략을 기술한다. 중합체에 대해 친화성을 갖는 윤활액은 중합체 내에 흡수되어 중합체 상에 (윤활액의) 윤활제 층을 형성하는데 이용될 수 있다. 윤활제 층은 단순하고 복잡한 유체(물, 탄화수소, 원유 및 체액)을 포함하는 광범위한 물질을 반발시키고, 물리적 손상 후 발액성을 회복하고, 얼음, 미생물 및 곤충 접착에 저항할 수 있다. 자기-윤활성 중합체가 유용한 일부 예시적인 분야는 에너지 효율성 마찰-감소 유체 취급 및 수송, 의료 장치, 얼음 방지, 광학 감지, 및 극한 환경에서 작동하는 자가 세정 및 방오 물질을 포함한다.

Description

미끄러운 자기-윤활성 중합체 표면{SLIPPERY SELF-LUBRICATING POLYMER SURFACES}
관련 출원
본원은 전문이 본 명세서에 참조로 인용된, "미끄러운 중합체 표면"이라는 명칭으로 2012년 7월 12일자로 출원된 미국 특허 출원 제61/670756호 및 액체 주입된 미끄러운 표면을 제조하기 위한 고화가능한 조성물이라는 명칭으로 2013년 3월 13일에 출원된 미국 특허 출원 제61/780683호에 대해 35 U.S.C. §119(e)하에 우선권을 주장한다.
정부의 권리 진술
본 발명은 미국 국방부/DARPA에 의해 수여된 N66001-11-1-4180하에, 미국 에너지부/ARPA-E에 의해 수여된 DE-AR0000326하에 그리고 미국 국방부/ONR에 의해 수여된 N000l4-11-1-0641하에 정부 지원을 받아 수행되었다.
참조문헌 인용
본 명세서에 인용된 모든 특허, 특허 출원 및 공보는 본 명세서에 기재된 본 발명의 날짜로부터 당해 분야의 숙련가에게 공지된 바와 같이 기술의 상태를 더욱 충분히 기재하기 위해 그의 전문이 본 명세서에 참조로 인용된다.
발명의 분야
본 발명은 일반적으로 미끄러운 중합체 표면, 이들의 형성하는 방법 및 이의 용도에 관한 것이다.
발액(liquid-repellent) 표면의 현재 개발은 동물, 곤충 및 식물에 많은 자연 표면의 자가-세정성 능력에 의해 고무된다. 이러한 자연 표면 위의 물방울은 쉽게 굴러 떨어지거나 미끄러져 그들과 함께 먼지 또는 곤충을 밖으로 운반한다. 이러한 자연 표면 다수에 마이크로/나노구조의 존재는 발수(water-repellent) 기능에 기인하고 있다. 이러한 관찰은 발수성 직물로부터 마찰 감소 표면에 이르기까지 이들의 광범위한 범위의 잠재적 적용에 기인하여 지난 10년간 생체모방 발수성 표면을 제조하는데 있어서 막대한 이익을 초래했다.
그러나, 액체가 복합 고체/공기 계면에서 표면 텍스처(textures)에 의해 지지되는 연꽃 잎-영감받은(lotus-leaf-inspired) 초소수성 접근은 유망하지만, 종종 이의 적용을 심각하게 제한할 수 있는 고유의 제한을 받고 있다. 먼저, 포획된 공기는 물과 달리 현탁된 액적을 강하게 불안정하게 하는 낮은 표면 장력을 갖는 유기 액체 또는 복합 혼합물에 대하여 대부분 효과 없는 쿠션일 수 있다. 또한, 텍스처 내에 포획된 공기는, 압력에 대항할 수 없어서, 액체, 특히 낮은 표면 장력을 갖는 것들은 심지어 약간 상승된 압력하에서 또는 비를 구동하거나 이송 파이프에서 통상적으로 직면하는 충격 상태에서 텍스처를 쉽게 관통할 수 있다. 또한, 합성 텍스처 고체는 흔히 기계적 손상 및 제조 결함으로 인한 돌이킬 수 없는 결함의 경향이 있는데, 각각의 결함이 적소에 액적 피닝 및 접착 가능성을 높이기 때문에, 텍스처 표면은 액체 이동을 위해 최적화하기 어려울 뿐만 아니라 돌이킬 수 없는 손상이 축적됨에 따라 경시적으로 불가피하게 작업을 중지할 수 있다. 그 결과, 이물질(액체, 분진, 오일, 얼음, 미생물)이 초소수성 표면의 복잡한 지형적 특징 내에 축적되어 이들의 접착성을 평활한 표면의 접착성보다 더욱 강하게 할 수 있다.
미끄러운 표면의 제조에 있어서 하나의 과제는 신속하고 효율적인 공정으로 큰 표면 상에 그들을 제조하는 것이었다. 추가의 과제는 특히 동적인 유동 조건에 노출될 때에 장시간 미끄러운 상태를 유지시킬 수 있는 표면 코팅을 확인하는 것이었다. 추가의 바람직한 특성은 미끄러운 코팅을 기저의(underlying) 표면의 범위까지 용이하고 확실하게 적용할 수 있느냐인 것이다.
요약
하나의 관점에서, 윤활제 층을 갖는 물품은 중합체 물질, 및 윤활제 층을 형성하기 위해 중합체 물질의 표면에 유지된 윤활액을 포함하고, 여기서 중합체 물질 및 윤활액은 중합체 물질이 윤활제 층을 형성하기에 충분한 양으로 윤활액을 흡수하기 위해 팽창되도록 서로에 대해 친화성을 갖고, 윤활액은 중합체 물질을 피복하거나 중합체 물질에 또는 위에 윤활제 층을 형성하는 두께로 액체-중합체 복합 덧층(overlayer)을 형성한다.
또 하나의 관점에서, 발수성, 비접착성, 자가-세정성 및 낮은 마찰 표면을 형성하는데 사용하기 위한 시스템이 제공된다. 시스템은 예비중합체 및 경화제를 포함하는 유동성 전구체 조성물(상기 조성물은 큰 표면적에 코팅으로서 적용할 수 있다); 경화된 전구체 조성물과 코팅을 형성할 수 있는 윤활액(여기서, 윤활액 및 경화된 중합체는 함께 경화된 중합체 상 또는 중합체 내에서 안정화된 윤활액의 코팅을 형성한다); 발수성, 비접착성, 자가-세정성 및/또는 낮은 마찰 표면을 수득할 목적으로 표면에 전구체 조성물을 적용하기 위한 지침서를 포함한다.
하나의 관점에서, 미끄러운 표면을 갖는 물품은 일반식 PxSy의 초분자 중합체(여기서, P는 공유 가교결합된 중합체이고, S는 이 중합체 네트워크 내의 초분자 블록이고, 여기서 x+y는 1이고, "y"는 0 내지 1일 수 있다); 및 윤활액을 포함하는 적어도 하나의 표면을 포함하고, 여기서 초분자 중합체 및 윤활액은 윤활액이 액체 팽창 중합체의 표면에 미끄러운 윤활층을 형성하기에 충분한 양으로 중합체 물질 내에 흡수되도록 서로 친화성을 갖는다.
하나 이상의 구현예에서, 중합체 P가 엘라스토머를 포함하고, 예를 들면, 중합체 P는 실리콘 엘라스토머를 포함한다.
하나 이상의 구현예에서, 윤활액은 실리콘 오일을 포함하고, 예를 들면, 중합체 P는 플루오로실리콘 엘라스토머를 포함한다.
하나 이상의 구현예에서, 윤활액은 과불화탄소를 포함하고, 예를 들면, 중합체 P는 석유계 중합체를 포함한다.
하나 이상의 구현예에서, 윤활액은 탄화수소를 포함한다.
하나 이상의 구현예에서, 중합체 P는 단순한 중합체 또는 중합체 블렌드 또는 블록 공중합체일 수 있다.
상기 구현예들 중의 어느 하나에서, 초분자 블록은 하나 이상의 호스트-게스트 상호작용, 배위, π-π 상호작용 및 서로 또는 중합체와의 수소 결합을 제공하는 비공유 결합 블록으로부터 선택된다.
상기 구현예들 중의 어느 하나에서, x 및 y는 소정의 팽창비를 제공하도록 선택되고, 여기서 팽창비는 윤활액의 존재 및 부재하의 초분자 중합체의 중량 또는 용적의 비이다.
상기 구현예들 중의 어느 하나에서, x 및 y는 초분자 중합체의 소정의 기계적 특성을 제공하도록 선택된다.
상기 구현예들 중의 어느 하나에서, 초분자 중합체 및 윤활액의 wt/wt 비는 10:1 내지 1:10 범위이거나, 초분자 중합체 및 윤활액의 wt/wt 비는 4:1 내지 1:4 범위이고, 초분자 중합체 및 윤활액의 wt/wt 비는 2:1 내지 1:2 범위이다.
상기 구현예들 중의 어느 하나에서, 윤활액 팽창 중합체 물질은 과량의 윤활액을 포함하고, 과량의 윤활액은 중합체 물질과 함께 윤활액 풍부 도메인에 편재된다.
하나 이상의 구현예에서, 윤활액 풍부 도메인은 윤활액의 저장소이다.
하나 이상의 구현예에서, 흡수된 윤활액은 액체의 저장소이다.
상기 구현예들 중의 어느 하나에서, 윤활액은 둘 이상의 윤활액을 포함한다.
하나 이상의 구현예에서, 제1 윤활액은 제2 윤활액보다 낮은 점도를 갖고, 제2 윤활액은 제1 윤활액보다 낮은 증기압을 갖는다.
상기 구현예들 중의 어느 하나에서, 윤활액은 무독성이다.
상기 구현예들 중의 어느 하나에서, 윤활액은 추가로 표면으로부터 반발되는 소정의 물질과의 비혼화성 및 비반응성을 위해 선택된다.
하나 이상의 구현예에서, 소정의 물질은 생물학적 물질이다.
상기 구현예들 중의 어느 하나에서, 윤활액은 추가로 낮은 증기압 및/또는 저점도를 갖도록 선택된다.
상기 구현예들 중의 어느 하나에서, 물품은 거친 표면을 포함한다.
하나 이상의 구현예에서, 윤활제 층은 거친 표면을 갖는 등각 층을 형성한다.
하나 이상의 구현예에서, 윤활제 층은 거친 표면의 코팅시 평평한 층을 형성한다.
상기 구현예들 중의 어느 하나에서, 초분자 중합체는 표면에 미끄러운 층을 보충하기 위해 추가의 윤활액이 주입될 수 있는 유체 네트워크와 결합된다.
하나 이상의 구현예에서, 초분자 중합체는 표면을 피복하는 코팅을 포함하는 유체 네트워크와 결합된다.
하나 이상의 구현예에서, 유체 네크워크를 포함하는 초분자 중합체는 이의 내면 또는 외면을 피복하는 파이프 용기 라이너이다.
상기 구현예들 중의 어느 하나에서, 표면은 물품 위의 코팅 층이다.
하나 이상의 구현예에서, 코팅은 윤활액 팽창 중합체의 둘 이상의 층을 포함한다.
하나 이상의 구현예에서, 윤활액 팽창 중합체의 둘 이상의 층은 상이한 특성 및/또는 조성을 갖고, 복잡한 프로그래밍 가능한 코팅을 제공하기 위해 서로의 상부에 배치된다.
상기 구현예들 중의 어느 하나에서, 물품은 용기, 의료용 장갑, 막, 필터, 파이프, 튜브, 와이어, 건축, 재료, 도로 표지판 또는 비치클(vechicle)로부터 선택된다.
또 하나의 관점에서, 물품에 대한 이물질의 접착력을 감소시키는 방법은 상기 물품 구현예들 중의 어느 하나에 따르는, 일반식 PxSy의 초분자 중합체(여기서, P는 공유 가교결합된 중합체이고, S는 이 중합체 네트워크 내의 초분자 블록이고, 여기서 x+y는 1이고, "y"는 0 내지 1일 수 있다); 및 윤활액을 포함하는 적어도 하나의 표면을 포함하는 미끄러운 표면을 갖는 물품을 제공하는 과정, 및 물품을 이물질을 함유하는 매질과 접촉시키는 과정으로서, 여기서 물품에 대한 이물질의 접착력은 윤활액의 부재하의 물품에 대한 이물질의 접착력보다 작게 하는 과정을 포함한다.
하나 이상의 구현예에서, 초분자 중합체는 흡수된 윤활액의 층, 또는 액체-중합체 복합 덧층 또는 등각 코팅된 윤활액 층을 중합체 물질의 표면에 유지시킨다.
하나 이상의 구현예에서, 물리적 손상이 윤활제 층의 두께에 영향을 미친 후, 윤활액과 중합체 물질 사이의 평형이 윤활제 층을 손상전 두께로 실질적으로 회복시킨다.
하나 이상의 구현예에서, 윤활액은 윤활액의 표면장력, 윤활액과 이물질의 비혼화성 및 비반응성, 윤활액의 점도, 윤활액의 융점, 윤활액의 상 변화 온도, 윤활액의 증기압 또는 이의 임의의 조합에 기초하여 선택된다.
하나 이상의 구현예에서, 이물질은 유체이거나, 이물질은 고체, 예를 들면, 얼음이거나, 이물질은 생물학적 물질(생체분자, 세포, 체액, 미생물, 조류 등)이거나, 이물질은 콜론화가능한(colonizable) 세포를 함유하는 유체를 포함한다.
상기 구현예들 중의 어느 하나에서, 초분자 중합체는 유기 또는 무기 물질, 예를 들면, 중합체, 유리, 금속, 산화물, 질화물, 세라믹, 셀룰로즈 (종이) 또는 이의 임의의 조합으로부터 선택된 기판 상에 코팅되거나 적용된다.
하나 이상의 구현예에서, 매질은 물품의 표면 위를 이동하거나, 매질은 물품과 정적 접촉하고 있다.
상기 구현예들 중의 어느 하나에서, 물품은 윤활제 층 또는 액체-중합체 복합 덧층을 포함하는 미끄러운 표면이 내면 및/또는 외면을 피복하는 도관, 파이프 또는 튜브; 또는 외면 위에 윤활층을 형성하거나 가스켓의 외면에 액체-중합체 복합 덧층을 형성하기 위해 윤활액이 가스켓의 외면을 실질적으로 피복하는 가스켓; 또는 각각의 관통 구멍이 액체 또는 기체가 거기를 관통하여 통과하도록 개방된 다수의 관통 구멍을 갖고, 윤활액과 함께 팽창되는 막; 또는 카테터; 또는 바이오 연료 방출 트레이, 주사가능한 카테터 또는 보충가능한 용기의 형태로 존재할 수 있는 추가의 윤활제를 도입하기 위한 통합된 유체 네트워크를 갖는 중합체; 또는 자기-조절 파이프를 포함한다.
하나 이상의 구현예에서, 바이오필름 형성의 70% 초과 또는 80% 초과 또는 90% 초과 또는 95% 초과 또는 99% 감소는 동적 유동하에서 1시간 또는 2시간 또는 8시간 또는 1일 또는 2일 또는 5일 또는 1주일 또는 1개월 후에 미끄러운 표면에서 관찰된다.
하나 이상의 구현예에서, 콜론화가능한 세포 또는 미생물에 의한 미끄러운 표면의 40% 미만 또는 30% 미만 또는 20% 미만 또는 15% 미만 또는 10% 미만 또는 5% 미만 표면 피복은 정적 노출하에서 1일 또는 2일 또는 5일 또는 1주일 또는 2주일 또는 16일 후에 미끄러운 표면에서 관찰된다.
또 하나의 관점에서, 유체 도관에서 직경 및 압력 강하를 제어하는 방법은 제1 두께를 갖고, 미끄러운 층으로 적어도 부분적으로 라이닝된 도관을 제공하는 과정으로서, 미끄러운 층은 일반식 PxSy의 초분자 중합체(여기서, P는 공유 가교결합된 중합체이고, S는 이 중합체 네트워크 내의 초분자 블록이고, 여기서 x+y는 1이고, "y"는 0 내지 1일 수 있다); 및 윤활액을 포함하고, 여기서 초분자 중합체 및 윤활액은 윤활액이 윤활액 팽창 중합체의 표면에 미끄러운 층을 형성하기에 충분한 양으로 중합체 물질 내에 흡수되도록 서로 친화성을 갖도록 하는 과정, 도관을 통해 유체를 유동시키는 과정으로서, 여기서 미끄러운 층의 두께는 미끄러운 층이 윤활제를 흡수하거나 손실함에 따라 경시적으로 증가하거나 감소하고, 직경 및 직경을 교차하는 압력 강하는 소정의 값 이내로 제어될 수 있도록 하는 과정을 포함한다.
또 하나의 관점에서, 표면으로부터 침착물을 제거하는 방법은 미끄러운 층으로 적어도 부분적으로 피복된 표면을 제공하는 과정으로서, 미끄러운 층은 일반식 PxSy의 초분자 중합체(여기서, P는 공유 가교결합된 중합체이고, S는 이 중합체 네트워크 내의 초분자 블록이고, 여기서 x+y는 1이고, "y"는 0 내지 1일 수 있다), 및 윤활액을 포함하고, 여기서 초분자 중합체 및 윤활액은 윤활액이 윤활액 팽창 중합체의 표면에 미끄러운 층을 형성하기에 충분한 양으로 중합체 물질 내에 흡수되도록 서로 친화성을 갖고, 층 전반에 배치된, 흡입구를 갖는 유체 채널의 네트워크를 포함하도록 하는 과정; 윤활액을 흡입구를 통해 유체 체널로 도입하는 과정으로서, 여기서, 윤활액은 초분자 중합체에 의해 흡수되고, 미끄러운 표면은 표면으로부터 침착물의 접착을 감소시키는 추가의 윤활액이 제공되는 과정을 포함한다.
하나 이상의 구현예에서, 침착물을 제거하는 방법은 표면에 대한 접착력이 감소된 침착물을 제거하기 위해 표면을 세척하는 과정을 추가로 포함한다.
또 하나의 관점에서, 미생물의 이동을 방지하는 방법은 미생물 이동을 방지하는 것을 목적으로 하는 영역 근처에 장벽을 제공하는 과정을 포함하고, 장벽은 미끄러운 층을 포함하고, 미끄러운 층은 일반식 PxSy의 초분자 중합체(여기서, P는 공유 가교결합된 중합체이고, S는 이 중합체 네트워크 내의 초분자 블록이고, 여기서 x+y는 1이고, "y"는 0 내지 1일 수 있다) 및 윤활액을 포함하고, 여기서 초분자 중합체 및 윤활액은 윤활액이 윤활액 팽창 중합체의 표면에 미끄러운 층을 형성하기에 충분한 양으로 중합체 물질 내에 흡수되도록 서로 친화성을 갖는다.
또 하나의 관점에서, 발수성, 비접착성, 자가-세정성 및 낮은 마찰 표면을 형성하는 방법은 경화성 중합체를 포함하는 유동성 전구체 조성물을 표면에 적용하는 과정; 및 중합체의 경화를 개시하여 경화된 중합체를 형성하는 과정; 및 경화 전후에, 윤활액을 유동성 전구체 조성물에 혼합하는 과정으로서, 여기서 윤활액과 경화된 중합체는 함께 경화된 중합체 위에서 또는 중합체 내에서 안정화된 윤활액의 코팅을 형성하는 과정을 포함한다.
하나 이상의 구현예에서, 경화된 중합체는 일반식 PxSy의 초분자 중합체(여기서, P는 공유 가교결합된 중합체이고, S는 이 중합체 네트워크 내의 초분자 블록이고, 여기서 x+y는 1이고, "y"는 0 내지 1일 수 있다)이다.
하나 이상의 구현예에서, 유동성 전구체 조성물은 스프레이 페이팅, 딥 코팅, 스핀 코팅, 스크린 인쇄, 스탬핑, 유동 코팅, 잉크젯 인쇄, 3D 인쇄 또는 펜을 사용한 써넣기(writing)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 기술을 사용하여 표면에 적용한다.
하나 이상의 구현예에서, 반대편의 표면은 접착성 물질을 갖는다.
하나 이상의 구현예에서, 표면은 거친 표면이고, 유동성 전구체 조성물은 기저의 표면 거칠기를 피복하는 두께로 적용되고, 평평한 오버코팅 표면을 형성한다.
하나 이상의 구현예에서, 표면은 거친 표면이고, 유동성 전구체 조성물은 거친 표면의 지형에 따르는 등각 층을 형성하는 두께로 적용된다.
하나 이상의 구현예에서, 윤활액을 도입하는 단계는 중합체 전구체의 경화 후에 일어난다.
하나 이상의 구현예에서, 발수성, 비접착성, 자가-세정성 및 낮은 마찰 표면을 형성하는 방법은 경화된 중합체의 표면을 작용화하여 윤활액의 도입 전에 윤활액과 친화성을 갖는 표면을 제공하는 과정을 추가로 포함한다.
하나 이상의 구현예에서, 표면은 화학적으로 작용화되거나 활성화되어 경화된 중합체와의 접착성을 제공한다.
하나 이상의 구현예에서, 경화된 중합체 상 또는 중합체 내에서 안정화된 윤활액은 수성 액체에 대해 반발성이 있도록 선택된다.
하나 이상의 구현예에서, 경화된 중합체 상 또는 중합체 내에서 안정화된 윤활액은 유기 액체에 대해 반발성이 있도록 선택된다.
하나 이상의 구현예에서, 유동성 전구체 조성물은 연속 공정으로 적용된다.
하나 이상의 구현예에서, 표면은 접착제 뒷면이다.
또 하나의 관점에서, 발수성, 비접착성, 자가-세정성 및 낮은 마찰 표면을 형성하는데 사용하기 위한 시스템은 큰 표면적에 코팅으로서 적용할 수 있는, 경화성 예비중합체를 포함하는 유동성 전구체 조성물; 경화된 전구체 조성물과 코팅을 형성할 수 있는 윤활액(여기서, 윤활액 및 경화된 중합체는 함께 경화된 중합체 상 또는 중합체 내에서 안정화된 윤활액의 코팅을 형성한다); 및 전구체 조성물을 발수성, 비접착성, 자가-세정성 및/또는 낮은 마찰 표면을 수득할 목적으로 표면에 적용하기 위한 지침서를 포함한다.
하나 이상의 구현예에서, 예비중합체는 퍼플루오로알킬 단량체 또는 올리고머를 포함한다.
하나 이상의 구현예에서, 경화제는 자외선 에너지 활성화, 화학적 활성화, 열 에너지 활성화 및 수분 활성화 경화제로부터 선택된다.
하나 이상의 구현예에서, 윤활제는 불화 윤활제(액체 또는 오일), 실리콘, 광유, 식물성 오일, 물 (또는 생리학적으로 적합한 용액을 포함하는 수용액), 이온성 액체, 폴리알파-올레핀(PAO), 합성 에스테르, 폴리알킬렌 글리콜(PAG), 포스페이트 에스테르, 알킬화 나프탈렌(AN) 및 실리케이트 에스테르로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
하나 이상의 구현예에서, 전구체 조성물 또는 윤활제는 기계적 특성 또는 거칠기를 향상시키기 위해 및 광학적 특성 또는 점도를 조절하기 위해 소분자 또는 나노입자 충전제, 예를 들면, 산화방지제, UV-안정화제, 발포제 또는 소포제, 안료, 핵 형성제 및 충전제로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함한다.
하나 이상의 구현예에서, 윤활제는 전구체 조성물과의 혼합물로서 제공된다.
하나 이상의 구현예에서, 윤활제는 전구체 조성물과 별도로 제공된다.
하나 이상의 구현예에서, 지침서는 전구체 조성물의 경화 후 윤활제의 적용을 위하여 제공한다.
하나 이상의 구현예에서, 중합체 전구체는 경화될 때 액정 특성을 제공하도록 선택된다.
또 하나의 관점에서, 막힘 및 오염에 내성인 막은 팽창성 중합체를 포함하고, 각각의 세공이 액체 또는 기체가 거기를 관통하여 통과하도록 개방되어 있고, 막 두께를 통해 배치된 적어도 하나의 세공을 갖는 막; 및 제1 점도를 갖고, 윤활제 층을 제공하기 위한 적어도 하나의 세공을 포함하는 막의 적어도 외부 층에 가용화된 제1 윤활액을 포함한다.
하나 이상의 구현예에서, 막은 제2 점도를 갖고, 막의 윤활제 팽창 중합체 위에 액체 층을 형성하는 제2 윤활액을 추가로 포함한다.
하나 이상의 구현예에서, 막은 팽창성 중합체로부터 형성된다.
하나 이상의 구현예에서, 막은 팽창성 중합체를 포함하는 코팅이다.
하나 이상의 구현예에서, 세공은 직경 1㎛ 내지 1mm 정도의 막 필터의 개구부/슬릿을 포함한다.
하나 이상의 구현예에서, 제2 점도는 제1 점도보다 더 크다.
본 발명의 상기 내용 및 다른 목적 및 이점은 동일한 참조 문자가 전반에 걸쳐 동일한 부분을 가리키는 첨부 도면과 함께 다음의 상세한 설명을 고려할 때 자명해진다.
도 1a는　미끄러운 표면이 특정 구현예에 따라 형성된 중합체를 포함하는 물품의 개략도이다.
도 1b는　특정 구현예에 따라 액체 윤활제를 흡수하기 위해 팽창되는 도 1a의 중합체를 도시한다.
도 1c는　특정 구현예에 따라 도 1b의 팽창된 중합체에 형성된 윤활제 층의 개략도이다.
도 2a는　특정 구현예에 따라 팽창된 중합체 위의 윤활제 층의 초기 평형 두께를 도시한다.
도 2b는 특정 구현예에 따라 윤활제 층의 초기 평형 두께에 영향을 미치는 물리적 손상을 받은 도 2a의 윤활제 층을 도시한다.
도 2c는 특정 구현예에 따라 초기 평형 두께로 회복되는 도 2b의 윤활제 층을 도시한다.
도 3은　특정 구현예에 따라 장갑 및 병에 형성된 자기 윤활 중합체 미끄러운 표면을 도시한다.
도 4는　특정 구현예에 따라 하이드라이드 말단화 폴리디메틸실록산(PDMS) 오일에서 팽창화 이전 (a) 및 이후(b)의 PDMS　튜브를 도시한다.
도 5는　물리적 가교 결합을 나타내는 확대도를 포함하는 하나 이상의 구현예에 따르는 초분자 폴리디메틸실록산 엘라스토머의 개략도이다.
도 6a는　윤활제 층이 특정 구현예에 따라 형성된 거친 표면을 갖는 중합체의 개략도이다.
도 6b는 윤활제 층이 특정 구현예에 따라 형성된 패턴화된 기둥을 갖는 구조화된 표면의 개략도이다.
도 6c는　윤활제 층이 특정 구현예에 따라 형성된 패턴화된 홈을 갖는 구조화 된 표면의 개략도이다.
도 7a는　특정 구현예에 따르는 패턴화된 기둥, 범프 또는 구멍을 갖는 구조화된 표면의 조감도이다.
도 7b는　특정 구현예에 따르는 실질적으로 평행한 홈을 갖는 구조화된 표면의 조감도이다.
도 7c는 특정 구현예에 따르는 벽돌 또는 벌집 벽 구조를 갖는 구조화된 표면의 조감도이다.
도 8은　투명성의 차이를 나타내는 상단에 열거된 단량체 용적%를 갖는 상이한 과불화 샘플의 벌크 사각형을 도시한다.
도 9a는 나노구조화 패턴(무지개 영역) 및 패턴화 영역(삽입)에 물에 대한 높은 접촉각을 갖는 중합체 복제품(PFOA/MD40,　50/50)의 투명성 및 변형성의 실례이다.
도 9b는 단량체: 퍼플루오로옥틸에틸 아크릴레이트(PFOA)의 중합에 의해 제조된 중합체 코팅된 유리 슬라이드(왼쪽)　및 표면에 나노구조화 패턴(무지개 영역)을 갖는 중합체 복제품(PFOA/MD40,　50/50)(오른쪽)의 이미지이다.　 액적을 기판에 증착시켜 중합체 코팅의 발수성 및 투명성을 입증하였다.
도 10은 2-(퍼플루오로옥틸)에틸 아크릴레이트 단량체(균형　MD40 가교결합제)의 상이한 함량(100% 및 50%)을 갖는 벌크 샘플의 조정가능한 기계적 강도를 입증하는 하중 대 변형의 플롯이다.
도 11은　퍼플루오로옥틸에틸 아크릴레이트(PFOA)(단량체), MD40(가교결합제) 및 다양한 조성의 FC70(윤활제)(조성비는 도면에 표시했다)를 포함하는 중합체 전구체 조성물로부터 제조된 일련의 불화 중합체의 사진이다. 이러한 경우에, 퍼플루오-윤활제는 전구체 혼합물에 사전에 첨가되어 미끄러운 물질에 대해 원-포트 제조 방법을 허용하였다.
도 12는 하나 이상의 구현예에 따르는 미끄러운 중합체 시트의 초소수성(omniphobic) 특성을 입증하는 일련의 사진이다.
도 13은 (a) 크라이톡스(Krytox) 100 또는 (b) FC-70에서 팽창된 퍼플루오르헥실에틸 아크릴레이트 단량체의 가변량을 갖는 퍼플루오로중합체 샘플에 대한 팽창비(%) 및 (c) 미끄러운 물질의 원-포트 제조에서 전구체 혼합물에 도입된 상이한 양의 윤활제로 제조된 중합체 네트워크 상의 물의 접촉각의 플롯이다.
도 14a 및 b는 팽창되고 비팽창된 과불화 네트워크에 혈액의 적용 효과를 도시하는 일련의 사진이다.
도 15는　실리콘 오일로 팽창된 실리콘 튜브에 대한 경시적인 팽창비의 플롯이다.
도 16은 하나의 샘플에 대한 평평한 실리콘(n=10) 측정의 팽창되고 비팽창된 샘플의 정적 접촉각(CA), CA 히스테리시스 및 슬라이딩 각도를 나타내는 막대 그래프이고, 오차 막대는 ± SD이다.
도 17은 팽창되고 비팽창된 튜브에서 바이오필름 형성을 측정하는데 사용되는 실험 설정의 개략도이다.
도 18은 짧은 튜브 섹션에 사용하기 위해 수정된 바이오필름의 검출을 위한 표준 바이올렛 결정 분석의 개략도이다.
도 19a는 0, 8, 24 및 48시간 동안 저, 중 및 고전단 속도로 성장된 CV-염색된 바이오필름의 흡광도 값의 플롯이다.
도 19b는 CV-염색된 실리콘 오일 팽창되고 비팽창된 실리콘 튜브의 사진이고, 자주색(B & W 연출에서 짙은 색)은 바이오필름의 존재를 반영한다.
도 19c는 미세척 및 세척(5초 및 5분) 샘플의 CV 유출액의 표준화된 OD를 나타내는 막대 그래프이다.
도 20a는 접착성 조류 바이오필름의 현저한 감소를 나타내는 미처리 비이커(왼쪽 3개) 및 실리콘 오일 팽창된 PDMS로 코팅된 비이커(오른쪽 3개)에서의 조류 성장 사진이다.
도 20b는 비이커에 잔류하는 바이오필름의 엽록소 함량(왼쪽) 및 비이커에 잔류하는 바이오필름의 바이오매스(오른쪽)를 도시한다.
도 21a는 2주 동안 조류에 노출 후 처리되지 않은 상부 절반 및 팽창된　PDMS 코팅된 하부 절반을 갖는 유리 슬라이드 사진이다.
도 21b는 조류 노출 후 도 13a의 슬라이드의 PDMS 표면의 X-선 광전자 분광 분석이다.
도 22는 팽창된 중합체 브릿지를 교차하는 박테리아 이동을 평가하는 데 사용되는 실험 설정의 개략도이다.
도 23은　특징적인 크기 D 및 슬릿 개구부 D를 갖는 막 필터의 개략적인 단면도 및 하나 이상의 구현예에 따르는 상응하는 제조 공정을 도시한다.
도 24a는 상이한 중합체 두께에서 실리콘 오일 팽창된 PDMS 상의 얼음의 법선 및 접선 접착의 플롯이다.
도 24b는　고정된 다월(dowel)을 향해 이동할 때, 실리콘 오일 팽창된 PDMS의 코팅을 갖는 냉각된(-10℃) 플레이트 상의 얼음 액적의 일련의 시간 경과 사진이고; 얼음 액적과 접촉시 다월에서 등록된 힘은 사진 아래에 도시한다.
도 25a 및 25b는 파이프 직경 및 유체 압력 강하가 하나 이상의 구현예에 따라서 제어되는 중합체 코팅된 파이프의 개략도이다.
도 26은 도 25의 시스템의 압력 강하 및 파이프 직경의 플롯이다.
도 27a 내지 27c는　파이프 직경 및 유체 압력 강하가 하나 이상의 구현예에 따라서 제어되는 중합체 코팅된 파이프의 개략도이다.
도 28은 도 27의 시스템의 압력 강하 및 파이프 직경의 플롯이다.
도 29는　다양한 윤활액으로 팽창된 PDMS 층의 평균 용적 변화의 플롯이다.
도 30a는 하나 이상의 구현예에 따라서, 표면에 오염물 방출을 제어하기 위한 내부 모세관 구조를 함유하는 예시적인 평면상 팽창 중합체 장치의 개략적인 사시도 및 평면도 및 평면도 사진이다.
도 30b는　하나 이상의 구현예에 따라서, 표면에 오염물 방출을 제어하기 위한 내부 모세관 구조를 함유하는 예시적인 팽창된 중합체 튜브 또는 용기의 개략적인 평면도 및 단면도이다.
도 31의 1 내지 5는 도 30에 도시된 장치의 작동을 나타내는 개략도이다.
도 32는 (a) 팽창된-PDMS 라이닝 튜브의 단면 이미지　및 (b) 실리콘 오일(모멘티브 요소 14 5A)에서 팽창 시간의 함수로서 (a)에서 도시된 튜브의 내부에서 액적(10μL)의 슬라이딩 각도를 도시한다.
도 33a는　기판에 대한 건조 상태의 중합체의 양호한 접착성을 입증한다.
도 33b 및 33c는 하나 이상의 구현예에 따르는 우레아-변형된 PDMS 중합체 네트워크의 강도를 입증하고, 여기서 도 33b는 건식 우레아-변형된 PDMS 중합체에 접착된 채 유지한 깨진 유리 슬라이드를 도시하고, 도 33c는　파괴되지 않고 5kg 하중을 들어 올린 건식 필름을 도시한다.
도 34A 내지 34D는 팽창된 우레아-변형 PDMS 중합체 필름의 회복을 보여주는 사진의 경시적 시리즈이다.
도 35A 내지 35D는 과량의 실리콘 오일 윤활제를 갖는 팽창된 우레아-변형 PDMS 중합체 필름의 회복을 보여주는 사진의 경시적 시리즈이다.
도 36은 하나 이상의 구현예에 따르는 팽창된 중합체의 자체 회복 과정의 개략도이다.
도 37은 비팽창 및 팽창 실리콘 튜브 상의 전형적인 피. 아에루기노사(p. aeruginosa) 바이오필름의 공초점 이미지를 도시한다.
도 38은 하나 이상의 구현예에 따르는 과량의 윤활제를 갖는 팽창된 중합체 네트워크의 개략도이다.
도 39는 사전 포획된 윤활제 함유물을 분비하고 그 대신에 팽창된 중합체의 표면에 두꺼운 윤활제 층을 제공하는 팽창된 중합체의 개략도이다.
본 발명은 윤활액 및 중합체를 중합체가 액체를 흡수하고 중합체의 표면에 윤활층(본 명세서에서 "자기-윤활성 중합체"라고 명칭되기도 한다)을 형성하도록 결합하여 형성된 미끄러운 표면을 기술한다. 본 발명의 윤활층 또는 미끄러운 표면은 접촉각 히스테리시스 및 외부 물질의 접착을 감소시킬 수 있는 결함이 없는 표면을 생성하는 매우 평활한 일정하게 윤활된 액체 계면이다.　 특정 구현예에서, 윤활층은 항접착성 및 방오 특성을 나타낸다.　 본 발명의 미끄러운 표면은 광범위한 범위의 물질의 접착을 방지할 수 있다.　 표면에 접착되지 않는 예시적인 물질은 액체, 액체 혼합물, 복합 유체, 미생물, 고체 및 가스 (또는 증기)를 포함한다.　 예를 들면, 물, 유성 페인트, 탄화수소 및 이들의 혼합물, 유기 용매와 같은 액체, 원유와 같은 복합 액체, 복잡한 생물학적 분자(예: 단백질, 당, 지질 등) 또는 생물학적 세포 등을 함유하는 액체 등이 반발될 수 있다.　 액체는 순수한 액체 및 복잡한 유체 둘 다일 수 있다. 특정 구현예에서, 자기-윤활성 중합체는 초소수성, 소수성 및/또는 초소수성/친수성이도록 설계할 수 있다.　 또 하나의 예로서, 생물학적 분자(예: 단백질, 다당류 등), 생물학적 유체(예: 뇨, 혈액, 타액, 분비물 등), 생물학적 세포, 조직과 같은 생물학적 물질 및 박테리아, 원생 동물, 포자, 조류, 곤충, 작은 동물, 바이러스, 진균 등과 같은 전체 유기체는 윤활층에 의해 반발될 수 있다.　 또 하나의 예로서, 얼음, 서리, 종이, 스티커 메모, 아교 또는 무기 입자 함유 페인트, 모래, 분진 입자, 식품, 일반 가정의 오염 물질 등과 같은 고체는 반발될 수 있거나 쉽게 윤활제 층으로부터 세정될 수 있다.
자기-윤활성 중합체는 그 중합체 물질에 대해 화학적 친화성을 갖는 액체로 용매화된 가교결합된 중합체(예: 고무 또는 엘라스토머)를 포함한다. 화학적 친화성은 중합체가 액체의 양을 흡수하여 팽창되도록 하는 용매 효과를 생성한다. 가교결합된 중합체는 다량의 용매를 흡수함으로써 이의 용적을 수배 증가시킬 수 있다. 팽창된 중합체 네트워크는 화학적 결합(가교결합)으로 연결되어 있는 분자 스트랜드에 의해 함께 유지된다. 가교결합된 중합체는 다량의 용매를 흡수함으로써 이의 용적을 수배 증가시킬 수 있다. 본 명세서에서 주시된 액체 흡수 효과는 상호작용이 분자 수준이라는 점에서 나노- 및 미세다공성 매질에서 액체의 모세관 작용과 구별된다. 즉, 윤활액은 용매화와 같은 분자간 상호작용에 기인하여 중합체와 상호작용한다. 중합체를 팽창시키기 위해, 중합체와 윤활액 사이의 혼합 엔탈피는 이들이 함께 혼합될 때 용이하게 혼합되고/되거나 서로 에너지적으로 유리한 화학적 상호작용을 진행하도록 충분히 낮아야 한다. 비교해 보면, 모세관 효과는 고체와 액체의 계면에서 표면 에너지 고려로 구동되어 기저의 고체의 팽창 없이 충분히 규정된 기존 현미경 채널에 액체의 위킹(wicking)을 유도한다.
중합체에 흡수된 (및/또는 용해된) 액체는 평형에 도달하기 위해 중합체의 표면에서 얇은 윤활제 층을 유지시키는 저장소로서 작용할 수 있다. 따라서, 윤활액은 중합체를 팽창시키고, 윤활제 층을 중합체의 표면에서 유지시킨다. 윤활제 및 중합체의 적절한 조합(예: 본 명세서에서 기술된 바와 같은 적용에 따르는)으로, 윤활제-중합체 물질은 광범위한 범위의 유체 및 고체, 예를 들면, 수성 액체, 세포, 체액, 미생물 및 얼음과 같은 고체 입자에 대해 자기 보충성, 비접착성, 미끄러운 거동을 보유한다. 중합체 팽창의 저장소 효과에 기인하여, 코팅된 물품은 윤활액의 보충을 필요로 하지 않고 연장된 기간 동안 미끄러운 표면을 나타낼 수 있다.
도 1a는 미끄러운 표면이 특정 구현예에 따라서 형성된 중합체(100)를 포함하는 물품의 개략도이다. 도시된 바와 같이, 중합체(100)는 기저의 물질(102) 위에 배치된다. 중합체(100)는 제1의 외향 배치된 고체 표면(104) 및 기저의 물질(102)과 접촉하고 있는 제2 고체 표면(106)을 포함한다. 이하 추가로 기술되는 바와 같이, 각종 중합체(예: 실리콘 또는 플루오로실리콘)는 광범위한 범위의 물질 또는 제품 표면에 증착시키거나 코팅할 수 있다. 도 1a는 기저의 물질(102)을 도시하지만, 중합체(100)는 기저의 물질 위에 배치될 필요는 없고, 대신 자유 성형품(예: 중합체로부터 형성된 가스켓, 파이프, 의료용 튜브 등으로서)일 수 있다.
윤활액은 중합체에 대해 친화성을 가져서 중합체가 액체를 흡수하고 액체의 윤활제 층을 중합체의 표면에 축적하도록 선택된다. 도 1b는 특정 구현예에 따라서 액체 윤활제(108)를 흡수하기 위해 팽창되는 도 1a의 중합체(100)를 도시한다. 중합체(100)는 화살표(110)로 지시된 바와 같이, 액체 윤활제(108)를 흡수한다. 도 1c는 액체 윤활제(108)를 흡수하기 위해 용적을 팽창시키는 팽창된 중합체(100)의 표면(104)에 형성된 생성되는 윤활제 층(112)의 개략도이다. 평형 공정은 팽창된 중합체(100)가 고체 표면(104)에 윤활제 층(112)을 유지시키도록 한다. 윤활제 층(112)은 이물질(예: 고체 및 액체)이 접착되지 않거나 윤활제 층(112), 따라서 기저의 중합체에 대해 상당히 감소된 접착력을 갖도록 고체 표면(104)에 평활한 표면을 형성한다.
하나 이상의 구현예에서, 반발되는 (또는 접착되지 않는) 물질은 윤활제 층에 가용성 또는 혼화성이 아니고, 이는 이물질에 의해 나타나는 낮은 접착력에 기여한다. 윤활액 및 환경 물질이 서로 비혼화성이도록 하기 위해, 둘 사이의 혼합 엔탈피는 그들이 함께 혼합될 때 서로 상 분리하고/하거나 서로간의 실질적인 화학 반응을 진행하지 않도록 충분히 높아야 한다(예: 물/오일; 곤충/오일; 얼음/오일 등). 특정 구현예에서, 윤활액 및 환경 물질은 이들이 둘 사이의 실질적인 혼합 없이 물리적으로 뚜렷한 상/물질을 유지시키도록 실질적으로 서로 화학적으로 불활성이다. 두 액체 사이의 우수한 비혼화성을 위해, 어느 한쪽 상에서의 용해도는 100만 중량당 500부(ppmw) 미만이어야 한다. 예를 들면, 과불화 유체(예: 3M Fluorinert™) 중의 물의 용해도는 10ppmw 정도이고, 폴리디메틸실록산(MW = 1200) 중의 물의 용해도는 1ppm 정도이다. 몇몇 경우에, 미끄러운 표면은 드물게 비혼화성 액체로 일시적으로 유지될 수 있다. 이러한 경우에, 어느 한 쪽 상에서의 액체의 용해도는 천중량당 500부(ppthw) 미만이다. 500ppthw를 초과하는 용해도의 경우, 액체는 혼화성이라 한다. 특정 구현예에서, 이점은 윤활액과 반발되는 액체 또는 고체 또는 물체 사이의 충분히 느린 혼화성 또는 상호 반응성을 이용하여 목적하는 기간 동안 생성되는 자기-윤활성 중합체의 만족스러운 성능을 유도할 수 있다.
중합체는 반발되는 유체, 복합 유체 또는 바람직하지 않는 고체에 의해서보다는 윤활액에 의해 우선적으로 팽창되어야 하고, 따라서 윤활제 층은 반발되는 액체 또는 고체로 대체할 수 없다. 이는, 윤활액이 기저의 중합체에 대해 반발되는 액체보다 우수한 용매로서 작용해야 한다. 이러한 요인은 영구적이거나 중합체 표면의 목적한 수명 또는 서비스 시간에 충분한 시간 동안 또는 부분적으로 고갈된 주입 액체의 재적용이 수행될 때까지의 시간 동안 지속되도록 설계할 수 있다.
중합체에 흡수된 윤활액은 중합체에서 윤활제 층의 평형을 유지시키기 위한 저장소로서 작용한다(예: 전단 또는 물리적 손상의 경우에). 도 2a는 특정 구현예에 따르는 팽창된 중합체(202) 위의 윤활제 층(200)의 초기 평형 두께(d)를 도시한다. 윤활제에 의해 팽창가능한 중합체(202)는 기저의 물질(204) 위에 배치한다. 중합체(202)에 흡수된(용해된) 윤활액은, 예를 들면, 윤활액의 낮은 표면 장력(또는 표면 에너지)에 기인하여, 평형 표면 윤활제 층(200)(두께 d의)을 유지시킬 수 있다. 도 2a에서 확대된 영역(206)은 윤활액의 초기 평형 두께(d)를 도시하는, 윤활층(200) 일부의 확대도이다. 일부 구현예에서, 두께(d)는 0 ≤ d ≤ 1000㎚의 범위 내이다. 예를 들면, d ≥ 1000㎚일 경우, 액체 윤활제는 인간 관찰자가 느낄 수 있거나 표면으로부터 유동 제거될 수 있다. 따라서, 액체 및 중합체는 d가 1000㎚의 임계값 이하이도록(일부 구현예에서, d는 자연히 0 ≤ d ≤ 1000㎚를 형성할 수 있다) 선택될 수 있지만, 더 두꺼운 층이 수평 표면을 사용하고 상당한 전단을 수반하지 않는 특정 용도로 사용될 수 있다.
도 2b는 윤활제 층(200)의 초기 평형 두께(d)에 영향을 미치는 물리적 손상(230)을 받은 도 2a의 윤활제 층(200)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 손상(230)은 손상 영역(232) 중의 윤활제 층(200)의 두께를 얇게 한다. 윤활제 층(200)은 팽창된 중합체(202)의 외면(234)이 거의 노출되도록 (또는 노출되도록) 손상된다.
도 2c는 특정 구현예에 따라 이의 초기 평형 두께(d)로 회복되는 도 2b의 윤활제 층(200)을 도시한다. 화살표(250)는 팽창된 중합체(202)에 의해 흡수된 윤활액이 중합체(202)의 외부에서 윤활층(200)으로 이동함을 보여준다. 화살표(250A 및 250B)는 윤활액이 윤활제 층(200)의 손상 부분(손상 영역(232))을 충전시킴을 보여준다. 윤활제 층 및 중합체 물질(202) 사이의 평형은 윤활제 층(200)이 실질적으로 팽창된 중합체의 표면(202)을 교차하여 균일한 두께(d)로 회복되도록 한다. 그 결과, 팽창된 중합체(200)의 자체 회복성, 자기 윤활 품질이 존재한다. 그 결과, 비다공성 중합체는 평형이 윤활제 층에 대한 임의의 손상을 회복시키기 위해 윤활액이 저장소로부터 윤활제 층으로 유동하게 하도록 윤활액의 저장소를 유지시킬 수 있다. 손상이 표면에서 유지될 경우, 자체 회복은 쉬울 수 있고, 수 분 또는 심지어 수 초 내에 일어날 수 있다. 예를 들면, 표면을 윤활액의 점도를 감소시키고 손상된 영역으로 유체 유동을 촉진시키는 온도로 가온시킴으로써 회복 공정을 촉진시키거나 가속화할 수 있다.
자기-윤활성 중합체(예: 상기한 바와 같은 윤활액과 결합된 중합체)는 제품에 코팅 또는 층으로서 도입될 수 있거나 독립형 제품으로서 사용될 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 중합체 구조(예: 층 또는 물품)는 비다공성이다, 즉 이들은 윤활액이 모세관 작용을 사용하여 중합체 본체에 침투하도록 하는 미세 또는 거대다공성을 함유하지 않는다. 비다공성 중합체(예: 예를 들어, 실리콘 또는 플루오로실리콘)은 광범위한 범위의 물질 또는 제품 표면에 접착되거나 코팅될 수 있다. 예를 들면, 자기-윤활성 중합체는 장갑, 의료 장치 및 임플란트, 병 표면, 주사기 플런저, O-링, 막 필터, 거대-유체 및 미세-유체 도관(예: 의료 용도를 포함하는 튜브 또는 파이프라인), 풍력 또는 수력 터빈, 항공기 구조, 파워-라인, 랩-온-어-칩, 의류, 레인 부츠, 렌즈 및/또는 기타에 코팅 또는 층으로서 도입될 수 있다. 도 3은 특정 구현예에 따라서 장갑(300) 및 병(302)의 내면에 형성된 자기 윤활된 중합체의 미끄러운 표면의 예시적인 적용을 도시한다. 도시된 바와 같이, 각 물품은 장갑(300) 물질 또는 병(302) 물질인 기저의 물질(304)을 포함한다. 중합체(306)는 기저의 물질(304)에 배치되고 이에 결합된다. 중합체(306)는 윤활액으로 팽창되어 중합체(306) 위에 배치된 윤활층(308)을 형성한다.
또 하나의 예로서, 윤활제-중합체 물질은 독립형 물품, 예를 들면, O-링, 막, 유체 도관, 예를 들면, 파이프 또는 튜브, 카테터 및/또는 기타로서 사용될 수 있다. 도 4는 독립형 팽창 튜브의 예를 도시한다.
또 하나의 예로서, 윤활제-중합체 물질은 미시적으로 다공성이거나 구조화될 수 있다.
개시된 자기-윤활성 중합체는 광범위한 범위의 중합체 및 윤활액으로부터 제조될 수 있다. 중합체 물질은 광범위한 범위의 고무 및 엘라스토머, 및 특정 용매의 존재하에 윤활액을 상당히 팽창시킬 수 있는 기타 중합체로부터 선택될 수 있다. 특히, 중합체는 적합한 용매화 액체의 존재하에 팽창되는 것으로 공지되어 있는 고무 또는 엘라스토머 중합체일 수 있다. 일부 구현예에서, 중합체는 비다공성 물질이다. 중합체, 예를 들면, 엘라스토머 또는 고무는 전형적으로 공유 가교결합된 중합체이다. 중합체는 단순한 단일 중합체 또는 중합체의 복잡한 혼합물, 예를 들면, 중합체 블렌드 또는 공중합체 등일 수 있다. 가교결합의 특성 및 정도는 중합체의 특성을 변화시킬 수 있다. 예를 들면, 가교결합 밀도는 얼마나 많은 중합체가 팽창되는지를 제어하기 위해 사용될 수 있다(예를 들어, 가볍게 가교결합된 중합체는 고도로 가교결합된 중합체보다 더 팽창시킬 수 있다). 다른 구현예에서, 가교결합은 물리적일 수 있고, 따라서 가역적이고/이거나 팽창비가 크고/크거나 팽창 속도가 높도록 용매화에 의해 쉽게 파괴될 수 있다. 일부 구현예에서, 중합체는 공중합체 또는 블렌드 중합체 또는 복합 물질(예: 나노입자 또는 미소규모의 충전제를 함유하는 중합체의 혼합물)이다. 일부 구현예에서, 중합체는 공유적 및 물리적으로 가교결합된 블록의 공중합체이다. 일부 구현예에서, 중합체는 후속적으로 윤활제 주입시 상이한 팽창도를 갖는 영역에서 패턴화될 수 있다.
미끄러운 중합체 표면을 수득하기 위한 중합체의 후팽창
하나 이상의 구현에에서, 중합체를 먼저 제조한 다음, 중합체를 윤활액으로 팽창시킨다. 중합체는 코팅 또는 형상화된 물품으로서 제조될 수 있는 임의의 중합체일 수 있다. 방법은 간단하고 다재다능하며, 기존 코팅 시스템 및 물품에 용이하게 적용될 수 있다. 중합체 코팅 물품 또는 형상화된 중합체 물품은, 예를 들면, 액체에 침지시키거나 윤활액을 물품에 유동시킴으로써 과량의 팽창성 윤활액과 접촉시킨다. 팽창에 필요한 시간은 변할 수 있고, 공정은 윤활액을 가열하거나 윤활제를 목적하는 팽창이 달성된 후 용이하고 선택적으로 제거할 수 있는 휘발성 용매와 혼합함으로써 가속화될 수 있다.
예시적인 중합체는 천연 및 합성 엘라스토머, 예를 들면, 에틸렌 프로필렌 디엔 단량체(EPDM, 에틸렌, 프로필렌 및 디엔 성분의 삼원공중합체), 천연 및 합성 폴리이소프렌, 예를 들면, 시스-1,4-폴리이소프렌 천연 고무(NR) 및 트랜스-1,4-폴리이소프렌 구타-페르차, 이소프렌 고무, 클로로프렌 고무(CR), 예를 들면, 폴리클로로프렌, 네오프렌 및 바이프렌, 부틸 고무(이소부틸렌 및 이소프렌의 공중합체), 스티렌-부타디엔 고무(스티렌 및 부타디엔의 공중합체, SBR), 부나(Buna) N 고무로 명칭되기도 하는 니트릴 고무(부타디엔 및 아크릴로니트릴의 공중합체, NBR), 에피클로로하이드린 고무(ECO), 폴리아크릴 고무(ACM, ABR), 플루오로엘라스토머(FKM 및 FEPM) 비톤(Viton), 테크노플론, 플루오렐, 아플라스 및 Dai-El, 퍼플루오로엘라스토머(FFKM) 테크노플론 PFR, 칼레즈, 켐라즈, 퍼라스트, 폴리에테르 블록 아미드(PEBA), 클로로설폰화 폴리에틸렌(CSM), (하이팔론), 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA), 폴리부타디엔, 폴리에테르 우레탄, 퍼플루오로카본 고무, 플루오론화 탄화수소(비톤), 실리콘, 플루오로실리콘, 폴리우레탄, 폴리디메틸실록산, 비닐 메틸 실리콘 및 이러한 예시적인 중합체 중의 하나 이상이 다른 충전제 물질, 예를 들면, 카본 블랙, 산화티탄, 실리카, 알루미나, 나노입자 등과 혼합되는 이들의 복합 물질을 포함한다. 특정 중합체가 본 명세서에 기술되어 있지만, 이 목록은 단지 예시적이고, 제한하고자 의도하지 않는다.
적합한 윤활제는 액체가 중합체를 팽창시켜 상기한 액체를 흡수할 수 있도록 선택된 중합체에 대한 친화성을 갖는 광범위한 범위의 액체(용매)로부터 선택될 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 윤활제는 중합체를 위한 "양호한 용매"이고, 즉, 중합체 세그먼트와 용매 분자 사이의 상호작용은 에너지적으로 유리하며, 중합체 세그먼트를 확장하도록 한다. 양호한 용매에서, 중합체 쇄는 중합체-유체 접촉 수를 최대화하기 위해 팽창한다. 용매의 질은 중합체 및 용매 분자의 화학적 조성 및 용액 온도 둘 다에 의존한다. 액체는 순수한 액체, 액체(용액)의 혼합물 및/또는 복합 유체(고체 성분과 결합된 액체) 또는 중합체의 자기 윤활 작용시 환경으로 방출될 수 있는 분자 화합물을 함유하는 복합 유체일 수 있다.
예시적인 중합체-용매/윤활제 조합은 이하 표 1에 제시되어 있다.
(표 1) 미끄러운 팽창 중합체의 제조를 위한 예시적인 물질 조합
Figure pct00001
Figure pct00002

윤활액은 중합체에 용이하게 흡수되고, 일반적으로 중합체에 매우 평활한 표면을 형성하는 능력을 포함한다. 일부 구현예에서, 윤활액은 중합체에 의해 흡수될 때 실질적으로 분자적으로 평평한 표면을 형성하는 능력을 포함한다. 표면은 중합체 표면에서 모든 또는 실질적으로 모든 용매로부터 용매 및 중합체의 혼합물에 이르기까지 용매 함량이 변할 수 있고, 이에 의해 중합체-용매 혼합물 또는 복합체를 형성한다. 이 층이 조성물 범위에서 특정의 유체 특성을 포함하기 때문에, 이는 환경 물질에 미끄러운 표면을 제공하는 평활한 오버코팅을 형성할 수 있다. 팽창된 중합체는 중합체를 팽창시키고 이의 표면에 윤활제를 제공하기에 충분한 윤활액을 필요로 한다. 윤활액의 특정 용적은 중합체의 특성, 가교결합도 및 의도된 용도에 의존한다. 일부 구현예에서, 윤활액은 전체 벌크 중합체 층을 팽창시키고, 기타 구현예에서, 윤활액은 중합체의 팽창된 상부 층을 생성하고, 중합체의 전체 벌크를 팽창시키지 않는다. 윤활액의 상이한 팽창 용적을 사용하는 표면의 미끄러운 특성은 표면 특성을 측정하는 충분히 확립된 방법, 예를 들면, 이하 상세히 논의되는 접촉각 히스테리시스를 사용하여 용이하게 측정될 수 있다.
이러한 특성을 나타내는 임의의 용매가 선택될 수 있지만, 일부 구현예에서는 (중합체를 팽창시키는) 모든 용매가 주어진 용도에 적합하지는 않다. 윤활제의 선택은, 예를 들면, 중합체 및 윤활제의 용도, 예를 들면, 수용액과의 접촉, 환경적 노출, 생물의학적 용도(예: 혈액, 기타 체액 또는 조직 및/또는 박테리아와의 접촉), 탄화수소, 알콜 및/또는 등과의 접촉에 의존할 수 있다. 윤활액의 기타 바람직한 특성은, 예를 들면, (a) 낮은 표면 장력, (b) 액체, 복합 액체 또는 고체(예: 물, 혈액, 박테리아, 조미료, 얼음, 오일)에의 적용-특별한 노출과 비혼화성, (c) 낮은 점도 및/또는 증기압(증발 속도)을 포함할 수 있다.
특정 구현예에서, 하나의 윤활액 대신에, 윤활성-팽창 액체의 조합이 사용될 수 있다. 예를 들면, 윤활 조성물은 고점도 윤활액 및 저휘발성(낮은 증기압) 윤활액을 포함할 수 있다. 저점도 윤활액은 신속하게 미끄러운 표면을 형성하고, 표면으로부터 오염물의 신속한 슬라이딩 제거 및 표면층의 재윤활화를 유도하기 위해 표면에 증가된 이동성 및 운동을 제공한다. 저휘발성 윤활액은 미끄러운 중합체 표면이 장기 수명 및 저장소 효과를 입증하도록 감소된 증발 손실을 제공한다. 특정 용도에 유리한 윤활제의 기타 조합이 사용될 수 있다(예: 높은 T 및 낮은 T에서 작용하는 성분을 갖는 상이한 융점의 액체; 수성 액체 및 유기 액체 둘 다를 반발시킬 수 있는 조합을 제공하기 위해 노출된 환경에 대해 상이한 친화성을 갖는 액체; 중합체 블렌드 또는 공중합체의 선택적 팽창을 제공하기 위해 공중합체의 상이한 블록 또는 중합체 블렌드의 상이한 성분에 대해 친화성을 갖는 액체 조합 등). 윤활액의 조합의 사용은 후팽창성 중합체 시스템, 원 포트 경화성 조성물 및 초분자 중합체 네트워크(이하 논의됨)를 포함하는 본 명세서에 기술된 중합체 시스템 모두에 적용된다.
윤활액은 다수의 상이한 액체로부터 선택될 수 있다. 일반적으로, 윤활액은 용매화하는 중합체와 화학적으로 일치한다. 예를 들면, 중합체가 소수성 중합체, 예를 들면, 폴리디메틸실록산(PDMS)일 경우, 윤활액은 소수성 액체, 예를 들면, 실리콘 오일, 탄화수소 및/또는 기타일 수 있다. 예시적인 예로서, 실리콘 엘라스토머(예: 이는 공유 가교결합된다)는 실리콘 오일로 팽창시킬 수 있다. 예를 들면, 폴리디메틸실록산(PDMS) 엘라스토머는 실리콘 오일(예: 예를 들어, 메틸, 하이드록실 또는 하이드라이드-말단화 PDMS)과 함께 사용될 수 있다. 하이드라이드-말단화 PDMS는 윤활액의 범위로 양호한 팽창을 나타내는 것으로 입증되었다. PDMS 중의 하이드록실-말단화 실리콘 오일은 또한 초소수성/친수성 표면을 제공하는 다른 종류의 팽창성 중합체이다. 도 4는 (a) 하이드라이드-말단화 PDMS 오일(예: 시그마-알드리치 캄파니, 엘엘씨(Sigma-Aldrich Co., LLC)에 의해 제조된 것)에 노출에 기인하는 팽윤 전 및 (b) 팽윤 후의 PDMS 튜브(예: 생-고뱅 퍼포먼스 플라스틱스 코포레이션(Saint-Gobain Performance Plasties Corporation)에 의해 생성된 것)를 도시한다. PDMS 튜브는 PDMS 오일의 흡수에 기인하여 약 100%의 중량을 획득했다.
다른 예에서, 중합체는 초소수성 중합체, 예를 들면, 플루오로엘라스토머이고, 윤활액은 과불화 탄화수소 또는 플루오로실리콘 화합물 등을 포함한다. 예시적 예로서, 불화 실리콘 엘라스토머는 퍼플루오로폴리에테르(예: 듀퐁(DuPont)에 의한 윤활제의 크라이톡스(KRYTOX) 부류 또는 솔베이(Solvay)에 의한 윤활제의 폼블린(Fomblin) 부류)로 팽창시킬 수 있다. 특히, 3급 퍼플루오로알킬아민(예: 퍼플루오로트리-n-펜틸아민, 3M에 의한 FC-70, 퍼플루오로트리-n-부틸아민 FC-40 등), 퍼플루오로알킬설파이드 및 퍼플루오로알킬설폭사이드, 퍼플루오로알킬에테르, 퍼플루오로사이클로에테르(예: FC-77) 및 퍼플루오로폴리에테르(예: 듀퐁에 의한 윤활제의 크라이톡스 부류 또는 솔베이에 의한 윤활제의 폼블린 부류), 퍼플루오로알킬포스핀 및 퍼플루오로알킬포스핀옥사이드 및 이들의 혼합물 뿐만 아니라 퍼플루오로카본 및 언급된 부류의 임의의 구성원 및 모든 구성원과의 이들의 혼합물이 이러한 용도에 사용될 수 있다. 또한, 장쇄 과불화 카복실산(예: 퍼플루오로옥타데칸산 및 다른 동족체), 불화 인산 및 설폰산, 불화 실란 및 이의 조합이 윤활액으로서 사용될 수 있다. 이러한 화합물 중의 퍼플루오로알킬 그룹은 선형이거나 분지될 수 있고, 일부 또는 모든 선형 및 분지된 그룹은 단지 부분적으로 불화될 수 있다.
또 다른 예에서, 중합체가 석유로부터 유도되는 경우, 윤활액은 탄화수소일 수 있다. 다른 예는 각종 탄화수소와 함께 사용되는 EPDM 고무를 포함한다.
다른 구현예에서, 중합체는 친수성 중합체, 예를 들면, 폴리(N-이소프로필아크릴아미드)("NIPA")이고, 윤활액은 물 또는 다른 친수성 용매이다.
적절한 중합체/윤활제 조합을 위한 추가의 가이드로서, 중합체와 용매 사이의 상호작용이 조사되었고, 적절한 중합체 및 용매의 선택은 공지된 가이드라인, 예를 들면, http://www.ingersollrandproducts.com/_downloads/ChemGuide__8677-P.pdf에서 찾을 수 있고, 전문이 본 명세서에 참조로 인용된 "ARO 화학적 적합성 가이드라인"을 참조로 수행될 수 있다. 이러한 가이드라인 및 유사한 가이드라인은 각종 화학약품(예: 이는 물질이 화학약품을 흡수하기 때문에, 흔히 "비적합성" 조합으로 명칭된다)과 상호작용할 수 있는 상이한 물질을 보여준다. 이러한 조합은 적용 환경에 의존하여 본 명세서에 제시된 자기-윤활성 물질의 우수한 윤활제-중합체 조합일 수 있다(예: 윤활제/기판은 윤활제/기판의 용도에 기초하여 선택할 수 있다).
일부 구현예에서, 중합체는 목적하는 수준의 팽창을 제공하도록 또는 팽창된 상태로 목적하는 탄성을 갖는 중합체를 제공하도록 조정할 수 있다. 예를 들면, 이의 원래 용적을 수배로 팽창시킬 수 있는 중합체를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 추가의 팽창은 팽창된 중합체 내부로부터 표면 윤활제 층을 보충함으로써 미끄러운 표면의 수명을 연장하는데 사용될 수 있는 윤활제의 '저장소'를 제공한다.
미끄러운 중합체 표면을 제조하기 위한 예비중합체 조성물
하나 이상의 구현예에서, 조성물은 예비중합체 조성물로서 제조된다. 코팅은 팽창성 중합체의 중합체 전구체 뿐만 아니라 임의의 경화제, 가교결합제 또는 중합체를 형성하기 위해 필요하거나 목적시되는 다른 첨가제를 포함한다. 이하 상세히 논의되는 바와 같은 일부 구현예에서, 조성물은 또한 윤활액을 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 조성물이 이의 팽창 상태로 제조되기 때문에, 별도의 팽창 단계를 수행할 필요는 없다.
베이스 수지 또는 예비중합체는 중합성 단량체, 말단 그룹 작용화된 올리고머 또는 중합체, 사이드 그룹 작용화된 올리고머 또는 중합체, 텔레켈릭 올리고머 또는 중합체를 포함할 수 있다. 텔레켈릭 중합체 또는 말단 작용화된 중합체는 두 개의 반응성 말단 그룹을 갖는 거대분자이고, 가교결합제, 쇄 연장제, 및 블록 및 그래프트 공중합체, 스타, 고차분지된 또는 수지상 중합체를 포함하는 각종 거대분자 구조를 위한 중요한 구성 요소로서 사용된다. 텔레켈릭 중합체 또는 올리고머는 이의 반응성 말단 그룹을 통해 추가의 중합 또는 기타 반응을 시작할 수 있다. 정의에 의하면, 텔레켈릭 중합체는 양 말단이 동일한 작용기를 포함하는 디-말단 작용성 중합체이다. 중합체의 쇄 말단이 동일한 작용기가 아닐 경우, 그들은 말단-작용성 중합체로 명칭된다.
저분자량 예비중합체는 말단 작용화 중합체와 경화제의 반응에 의해 '경화되거나' 고화될 수 있고, 이는 거대분자의 분자량을 증가시킨다. 예시적인 경화제는 두 개 이상의 반응성 그룹을 갖거나 이작용성 가교결합제를 갖는 다른 올리고머 또는 중합체를 포함한다. 예시적인 텔레켈릭 중합체는 폴리에테르 디올, 폴리에스테르 디올, 폴리카보네이트 디올 및 폴리알카디엔 디올을 포함한다. 예시적인 말단 작용화 중합체는 또한 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리비닐 및 폴리스티렌을 포함한다.
하나 이상의 구현예에서, 중합체 전구체는 과불화 중합체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 불화된 교호성 아릴/알킬 비닐렌 에테르(FAVE) 중합체는 아릴 트리플루오로비닐 에테르(TFVE)와 1,4-부탄디올 또는 4-하이드록시벤질 알콜의 부가 중합으로부터 제조될 수 있다[참조: "Preparation of partially fluorinated aryl/alkyl vinylene ehter polymers" by Keck et al., Polymer International, article first published online: 28 JAN 2013, DOI: 10.1002/pi.4447].
기타 구현예에서, 중합체 전구체는 퍼플루오로알킬 단량체, 예를 들면, 퍼플루오로알킬 메타크릴레이트일 수 있다. 기타 구현예에서, 개시제는 중합을 개시하기 위해 포함될 수 있다. 예를 들면, 광개시제, 열 개시제, 수분-민감성 촉매 또는 기타 촉매가 포함될 수 있다. 중합은 자외선 에너지, 열 에너지 또는 수분과 같은 적합한 트리거에 조성물을 노출시킴으로써 수행된다.
고화가능한 조성물은 적절한 윤활액과 함께 사용된다.
하나 이상의 구현예에서, 고화가능한 조성물은 또한 윤활액을 포함한다. 일부 구현예에서, 윤활액은 경화 전에 고화가능한 조성물에 첨가된다. 윤활액은 베이스 수지 또는 경화제와 혼화성이고, 전구체 조성물에 존재하는 윤활액의 양에 따라, 윤활액은 경화성 중합체를 팽창시키기 위해 중합체 네트워크 내에 잔류한다. 일부 구현예에서, 윤활액은 중합체를 완전히 팽창시키는데 필요한 것 미만으로 또는 실질적으로 100%로 존재한다. 과량의 윤활액이 존재하면, 과량의 액체는 경화 중합체로부터 제외할 수 있고, 틈새 영역 또는 제2 단계로 분리할 수 있다. 과량의 윤활제는 중합체 네트워크에 의해 흡수될 수 있는 것을 초과하는 윤활제의 양일 수 있다. 도 38은 과량의 윤활액의 도메인을 포함하는 중합체 네트워크 시스템의 개략도이다. 이러한 경우에, 윤활 성분은 층의 3차원 두께 전반에 주입되고, 층 자체는 윤활액의 저장소로서 작용할 수 있다. 기타 구현예에서, 윤활액은 경화 후 적용한다. 일부 구현예에서, 경화된 중합체 시트(즉, 기판)는 미끄러운 중합체 표면을 형성하기 위해 윤활액으로 팽창시킨다. 이러한 함유물은 중합체의 "분비하고" 표면 윤활제 덧층의 제거 또는 손상시 또는 열 처리시 표면을 보충하는 특별한 능력을 보여주는 윤활제의 추가의 벌크 저장소를 제공한다(참조: 도 39).
일부 구현예에서, 고화가능한 조성물은 특별한 용도를 위해 목적될 수 있는 특정 특성을 부여하는 첨가제를 포함할 수 있다. 예를 들면, 고화가능한 조성물은 기계적 특성 또는 거칠기를 강화하기 위한 나노입자 충전제, 산화방지제, uv-안정화제, 발포제 또는 소포제, 안료, 형광성 염료, 핵 형성제(전형적으로 고체의 결정성을 제어하고, 따라서 이들의 광학적, 열적 및 기계적 특성에 영향을 미치는) 또는 광학적 특성 또는 점도를 제어하는 충전제를 포함할 수 있다.
미끄러운 중합체 시스템은 사용되는 윤활액을 먼저 확인함으로써 설계된다. 선택은 반발되는 고체 또는 액체 물체와의 비혼화성 또는 낮은 혼합 엔탈피 뿐만 아니라 작동 조건(예: 필요할 경우, 높은-T 조건에 대한 열 안정성, UV-안정성 또는 내식성)에 기초할 수 있다. 이어서, 예비중합체 베이스는 윤활액과 혼화성/적합성 수지 시스템(단량체, 올리고머 또는 저분자량 중합체/가교결합제)을 제공하도록 선택될 수 있다. 수지 및 관련 가교결합제의 화학적 및 물리적 특성은 서로 친화성을 갖는 기판 및 윤활제의 작용 조합을 제공하도록 선택될 수 있다. 후속적인 단계에서, 경화/가교결합 화학은 수지/윤활액 시스템의 적합성을 방해하지 않도록 선택될 수 있다.
고화가능한 조성물을 사용하여 미끄러운 중합체 시스템을 설계하는 데 있어서, 윤활액은 먼저 반발되는 고체 또는 액체 물체와의 이의 비혼화성 또는 낮은 혼합 엔탈피에 기초하여 선택될 수 있다. 윤활제는 또한 이용가능성 또는 목적하는 표면 특성(친수성, 초소수성 등)에 기초하여 선택될 수 있다. 예시적인 윤활액은 친수성, 소수성 및 초소수성 액체, 예를 들면, 불화 윤활제(액체 또는 오일), 실리콘, 광유, 식물성 오일, 물 (또는 생리학적으로 적합한 용액을 포함하는 수용액), 이온성 액체, 폴리알파-올레핀(PAO), 합성 에스테르, 폴리알킬렌 글리콜(PAG), 포스페이트 에스테르, 알킬화 나프탈렌(AN), 방향족 물질 및 실리케이트 에스테르를 포함한다. 윤활액이 확인되면, 윤활액과 적합한 예비중합체 또는 베이스 수지를 선택한다. 따라서, 예를 들면, 예비중합체는 경화된 상태의 윤활액과 혼화성이거나 가용성이도록 선택된다. 또한, 예비중합체는 안정하고, 윤활액과 비반응성이고, 예비중합체 상태에서 윤활액과 혼화성이고, 경화시킬 때 윤활액에 의해 팽창가능해야 한다. 이어서, 적절한 경화제 또는 가교결합제가 선택된다. 경화제는 또한 바람직하게는 윤활제와 화학적으로 비반응성이거나 실질적으로 비반응성이다.
하나 이상의 환경에서, 예비중합체 전구체는 (퍼플루오로옥틸)에틸 메타크릴레이트와 같은 어느 정도의 불포화도를 갖거나 경화 공정에 사용될 수 있는 다른 반응성 잔기로 말단 작용화된 불화 단량체 또는 올리고머를 포함한다. 예를 들면, 단량체는 알릴계일 수 있고, 알릴 헵타플루오로부티레이트, 알릴 헵타플루오로이소프로필 에테르, 알릴 1H,1H-펜타데카플루오로옥틸 에테르, 알릴펜타플루오로벤젠, 알릴 퍼플루오로헵타노에이트, 알릴 퍼플루오로노나노에이트, 알릴 퍼플루오로옥타노에이트, 알릴 테트라플루오로에틸 에테르 및 알릴 트리플루오로아세테이트를 포함한다. 단량체는 이타콘계 또는 말레에이트계일 수 있고, 헥사플루오로이소프로필 이타코네이트, 비스(헥사플루오로이소프로필) 이타코네이트; 비스(헥사플루오로이소프로필) 말레에이트, 비스(퍼플루오로옥틸)이타코네이트, 비스(퍼플루오로옥틸)말레에이트, 비스(트리플루오로에틸) 이타코네이트, 비스(2,2,2-트리플루오로에틸) 말레에이트, 모노-퍼플루오로옥틸 말레에이트 및 모노-퍼플루오로옥틸 이타코네이트를 포함한다. 단량체는 아크릴레이트- 및 메타크릴레이트 (메타크릴아미드)-베이스일 수 있고, 2-(N-부틸퍼플루오로옥탄설파미도) 에틸 아크릴레이트, 1H,lH,7H-도데카플루오로헵틸 아크릴레이트, 트리하이드로퍼플루오로헵틸 아크릴레이트, 1H,1H,7H-도데카플루오로헵틸 메타크릴레이트, 트리하이드로퍼플루오로헵틸 메타크릴레이트, 1H,1H,11H-에이코사플루오로운데실 아크릴레이트, 트리하이드로퍼플루오로운데실 아크릴레이트, 1H,1H,11H-에이코사플루오로운데실 메타크릴레이트, 트리하이드로퍼플루오로운데실 메타크릴레이트, 2-(N-에틸퍼플루오로옥탄설파미도)에틸 아크릴레이트, 2-(N-에틸퍼플루오로옥탄설파미노)에틸 메타크릴레이트, 1H,1H,2H,2H-헵타데카플루오로데실 아크릴레이트, 1H,lH,2H,2H-헵타데카플루오로데실 메타크릴레이트, 1H,1H-헵타플루오로부틸아크릴아미드, 1H,1H-헵타플루오로부틸 아크릴레이트, 1H,1H-헵타플루오로부틸메타크릴아미드, 1H,lH-헵타플루오로-n-부틸 메타크릴레이트, 1H,1H,9H-헥사데카플루오로노닐 아크릴레이트, 1H,lH,9H-헥사데카플루오로노닐 메타크릴레이트, 2,2,3,4,4,4-헥사플루오로부틸 아크릴레이트, 2,2,3,4,4,4-헥사플루오로부틸 메타크릴레이트, 헥사플루오로이소프로필 아크릴레이트, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로이소프로필 아크릴레이트, 1H,lH,5H-옥타플루오로펜틸 아크릴레이트, 1H,1H,5H-옥타플루오로펜틸 메타크릴레이트, 2,2,3,3,3-펜타플루오로프로필 아크릴레이트, 2,2,3,3,3-펜타플루오로프로필 메타크릴레이트, 퍼플루오로사이클로헥실 메틸 아크릴레이트, 퍼플루오로사이클로헥실메틸 메타크릴레이트, 퍼플루오로헵톡시프로필(프로필옥시) 아크릴레이트, 퍼플루오로헵톡시프로필(프로필옥시) 메타크릴레이트, 퍼플루오로옥틸 아크릴레이트, 1H,1H-퍼플루오로옥틸 아크릴레이트, 1H,1H-퍼플루오로옥틸 메타크릴레이트 및 헥사플루오로이소프로필 메타크릴레이트를 포함한다. 기타 적합한 단량체는 펜타플루오로스티렌, 퍼플루오로사이클로펜텐, 4-비닐벤질 헥사플루오로이소프로필 에테르, 4-비닐벤질 퍼플루오로옥타노에이트, 비닐 헵타플루오로부티레이트, 비닐 퍼플루오로헵타노에이트, 비닐 퍼플루오로노나노에이트, 비닐 퍼플루오로옥타노에이트, 비닐 트리플루오로아세테이트, 트리데카플루오로-1,1,2,2-테트라하이드로옥틸-1,1-메틸 디메톡시 실란, 트리데카플루오로-1,1,2,2-테트라하이드로옥틸-1-디메틸 메톡시 실란 및 신나메이트를 포함한다. 실리콘 단량체, 예를 들면, PDMS 전구체(즉, 실가드(Sylgard?) 184), 1,4-비스[디메틸[2-(5-노르보르넨-2-일)에틸]실릴]벤젠, 1,3-디사이클로헥실-1,1,3,3-테트라키스(디메틸실릴옥시)디실록산, 1,3-디사이클로헥실-1,1,3,3-테트라키스(디메틸비닐실릴옥시)디실록산, 1,3-디사이클로헥실-1,1,3,3-테트라키스[(노르보르넨-2-일)에틸디메틸실릴옥시]디실록산, 1,3-디비닐테트라메틸디실록산, 1,1,3,3,5,5-헥사메틸-1,5-비스[2-(5-노르보르넨-2-일)에틸]트리실록산, 실라트란 글리콜, 1,1,3,3-테트라메틸-l,3-비스[2-(5-노르보르넨-2-일)에틸]디실록산, 2,4,6,8-테트라메틸-2,4,6,8-테트라비닐사이클로테트라실록산 및 N-[3-(트리메톡시실릴)프로필]-N'-(4-비닐벤질)에틸렌디아민이 또한 사용될 수 있다. 예시적인 윤활제는 소수성 또는 초소수성 오일, 예를 들면, 실리콘 오일, 광유, 퍼플루오론화 오일 또는 식물성 오일을 윤활제 및 가교결합제로서 포함한다. (퍼플루오로옥틸)에틸 메타크릴레이트와 함께 사용하기 위한 예시적인 가교결합제는 퍼플루오로폴리에테르 디메타크릴레이트이다. 중합은 UV에 노출시킴으로써 개시된다.
중합체 전구체 및 가교결합제/경화제는 윤활액과 양호한 친화성을 갖는 경화된 중합체를 제공하도록 선택된다. 다음 표는 윤활제, 중합체 전구체 및 기판의 예시적 조합을 제공한다.
(표 2) 미끄러운 자기-윤활성 팽창 중합체 네트워크를 제조하기 위한 예시적인 물질 조합
Figure pct00003
Figure pct00004

초분자 함유물을 갖는 중합체 조성물
하나의 구현예에서, 중합체는 초분자 중합체이다. 초분자 중합체는 단량체 반복 단위가 비공유 결합에 의해 함께 유지되는 중합체이다. 초분자 중합체를 함께 유지시키는 비공유 결합력은 물리적 마이크로상 분리 도메인에서 호스트-게스트 상호작용, 배위, π-π 상호작용, 수소 결합 및 축합 상호작용을 포함한다. 입증된 한 시스템은 초분자 중합체를 형성하기 위해 4중 수소 결합을 사용한다. 하나의 구현예에서, 중합체는 두 화학적 가교결합, 예를 들면, 공유 결합 및 물리적 (초분자) 가교결합, 예를 들면, 이온 결합, 수소 결합, 정렬된 결정성 서브-도메인의 형성, π-π 상호작용 등을 포함하도록 변형시킬 수 있다. 팽창시, 중합체 세그먼트와의 유리한 상호작용 이외에, 적합한 양의 양호한 용매는 물리적 가교결합을 파괴하여 중합체를 심지어 더 큰 정도까지 팽창시킨다. 물리적 가교결합제는 이용가능한 작용성 잔기와의 반응에 의해 중합체 합성 동안 중합체 시스템으로 도입될 수 있다. 전형적인 반응성 잔기는 아미노, 카복실, 하이드록실 및 티올 그룹을 포함한다. 가교결합제 자체는, 예를 들면, 수소 결합 또는 이온성 가교결합을 통해 가역적 가교결합할 수 있는 그룹을 포함한다. 예를 들면, 중합체 또는 중합체 전구체, 예를 들면, 적합하게 작용화된 올리고머 또는 저분자량 수지 또는 중합성 단량체는 공유 결합 및 물리적 가교결합을 모두 갖는 매우 네트워크화된 중합체를 수득하기 위해 가교결합제와 직접 또는 유기 용매 중에서 결합할 수 있다.
하나의 구현예에서, 팽창성 중합체 조성물은 일반적으로 일반식 PxSy의 초분자 함유물을 갖는 주요 중합체 네트워크를 포함하고, 여기서 P는 공유 가교결합된 중합체이고, S는 이 중합체 네트워크 내의 초분자 블록이고, 여기서 x + y는 1이고, "y"는 0 내지 1일 수 있다. "0"은 초분자를 첨가하지 않은 상기한 바와 같은 단일 중합체의 경우에 상응한다. P 블록에서, 중합체 쇄의 반복 단위 및 길이는 가교결합도 (및 따라서 팽창도) 및 기계적 특성(예: 영률(Young's modμLus))을 중재하기 위해 변경할 수 있다. S 블록의 변동은 가교결합 강도 및 중합체 네트워크 형성 속도를 제어하기 위해 사용할 수 있다. 가교결합제는 이 동적 특성 때문에 자극 반응성이다. 예를 들면, 수소 결합 가교결합제는 열 반응성이다. 이 가교결합제에 의해 연결된 중합체 네트워크에서, 온도 증가는 윤활제를 흡수하는 중합체 네크워트의 능력을 증가시킨다. 특정 PxSy 시스템에서, 가변적 "y"는 최종 중합체 네트워크에서 전체 중합체 쇄의 길이 및 가교결합도를 변화시킨다. 팽창도 및 기계적 특성 모두는 최적화된 "y" 값을 갖는다. "y"의 증가 또는 감소는 최종 특성을 중재할 수 있다(예를 들어, 팽창도를 증가시키거나 물질을 부드럽게 할 수 있다). 또한, 자체 회복 특성은 특히 이들의 동적 가교결합 특성에 기인하여 이러한 종류의 물질에 특히 효과적이다.
반응 생성물(전형적으로 겔형 조도를 생성하는)은 목적하는 형상 또는 코팅으로 추가로 처리할 수 있다. 예를 들면, 겔형 코팅은 용매에 흡수시키고 기판 위에 코팅할 수 있다. 대안적으로, 중합체는 통상의 중합체 처리, 예를 들면, 사출 성형 및 가압 성형으로 용매 없이 처리할 수 있다.
반응은 반응식 I에 제시된 바와 같이, PDMS 및 디-이소시아네이트 가교결합제로 예시된다.
[반응식 I]
Figure pct00005
폴리디메틸실록산 상의 반응성 아미노 그룹을 이소시아네이트와 반응시켜 인접하는 우레아 그룹과 수소 결합할 수 있는 우레아 잔기를 형성한다. 도 5는 PDMS 세그먼트(550)의 서로 연결된 공유결합 네트워크 뿐만 아니라 우레아 그룹 중 수소 결합의 블록(560)을 나타내는 중합체 네트워크의 개략도이다. 수소 결합은 분해도(570)에 보다 상세히 제시되어 있다.
하나의 구현예에서, P는 실리콘이고, S는 우레아이고, x/y 비는 1이고; x 및 y의 임의의 다른 조합이 가능하고, 각각은 그 자체 이점을 갖는다(팽창비, 또는 기계적 특성, 또는 표면에서 윤활제 보충 속도 또는 흡수할 수 있는 윤활제의 형태 또는 이의 조합의 관점에서의 여부). 일부 예에서, PxSy 중합체 네트워크는 아미노프로필 말단화 실리콘 및 디-이소시아네이트의 축합 공중합에 의해 수득된다. 실리콘 블록의 길이는 30 반복 단위로부터 320 반복 단위로 변할 수 있고, 반복 단위는 디메틸실록산 또는 다른 알킬실록산 또는 디페닐실록산일 수 있다. P 블록의 짧은 길이는 양호한 기계적 특성을, 그러나 실리콘 윤활제에 대한 작은 팽창 능력을 나타낸다. P 블록의 길이 증가는 물질을 부드럽게 하지만, 매우 점성 유활제를 흡수할 수 있게 한다. 디-이소시아네이트는 이소포론 디-이소시아네이트, 헥사메틸렌 디-이소시아네이트(HDI), 톨루엔 2,4-디-이소시아네이트(TDI), 4,4'-메틸렌비스(페닐 이소시아네이트), 4,4'-메틸렌비스(사이클로헥실 이소시아네이트), 1,4-페닐렌 디-이소시아네이트, 1,3-페닐렌 디-이소시아네이트, m-크실릴렌 디-이소시아네이트, 톨릴렌-2,6-디-이소시아네이트, 1,4-사이클로헥실렌 디-이소시아네이트, 1,8-디-이소시아네이토옥탄, 1,4-디-이소시아네이토부탄, 3,3'-디메톡시-4,4'-비페닐렌 디-이소시아네이트, 4-클로로-6-메틸-1,3-페닐렌 디-이소시아네이트, 1,3-비스(1-이소시아네이토-1-메틸에틸)벤젠, 1,3-비스(이소시아네이토메틸)사이클로헥산일 수 있다. 두 이소시아네이트를 연결하는 연결 그룹은 또한 수소 결합 가교결합제의 형성 및 최종 강도에 영향을 미친다. 짧은 링커 그룹, 예를 들면, C1-C6과 같은 작은 쇄 알킬 그룹이 가교결합 형성 속도에 유리하고, 강성 방향족 그룹의 사용은 가교결합제의 강도를 향상시킨다.
초분자 블록을 갖는 중합체 네트워크는 미끄러운 자기-윤활성 중합체에 유리한 다수의 특성을 입증한다.
1) 초분자 중합체 네트워크는 자체 회복성이다. 가교결합제는 동적이고, 중합체 균열, 예를 들면, 손상시 중합체를 통해 균열 위치로 확산하고 손상 후 완전히 회복할 수 있다. 손상, 특히 둔기로부터의 손상은 표면에 결함을 유발하여 피닝 효과를 유도하고, 이로 인해 성능을 감소시킨다. 자체 회복 기판은 결함을 회복하고, 미끄러운 성능을 회복할 수 있다.
2) 초분자 중합체 네트워크는 신속한 가교결합을 갖는다. 중합체 쇄 사이의 가교결합은 즉시 형성한다(광대한 경화 시간은 필요하지 않음).
3) 초분자 중합체 네트워크는 조정가능하다. 중합체 네트워크 시스템은 팽창성을 제어하기 위해 조정할 수 있다. 팽창도 및/또는 팽창 속도는 중합체 P 성분의 크기, 초분자 잔기의 특성 및 둘의 상대적 비율을 조정함으로써 증가시키거나 감소시킬 수 있다. 따라서, 팽창비는 단순한 공유 결합 중합체에서 달성되는 협소한 범위의 팽창에 비해 다수 배 변화시킬 수 있다. 윤활제 양은 PxSy에서 x/y의 비를 변경하고, 이에 의해 미끄러운 성능을 제어함으로써 제어할 수 있다. 예를 들면, P 블록의 증가는 "P"-형 윤활제에 대한 용해도를 증가시킨다. 높은 윤활제 함량이 예기치 않은 세척 및 손상 후 지속적인 미끄러운 성능 및 회복 능력에 유리하다.
4) 이러한 공중합체의 기계적 특성은 조성, 중합체 P 성분의 크기, 초분자 잔기의 특성 및 둘의 상대적 비율에 따라 미세하게 조정할 수 있다. 따라서, 기계적 특성은 단순한 공유 결합 중합체에서 달성되는 협소한 범위의 기계적 특성에 비해 다수 배 변화시킬 수 있다.
5) PxSy 중합체는 유리한 작동력 및 형상 기억 특성을 갖는 새로운 형태의 바이모르프 물질을 생성하기 위해 적층시킬 수 있다. 두 층이 상이한 팽창 능력을 갖는 바이모르프에서, 바이모르프는 잠재적으로 소프트 로봇공학의 자가-세정성 작동자로서 사용된다. 또한, 방오성 및 마찰 감소 특성을 갖는 자기-윤활성 소프트 로봇이 예상되고, 이는 특히 해양 및 생물의학 용도에 유용하다.
6) PxSy 시스템의 또 다른 이점은, P 및 S 블록이 상이한 특성을 갖고, 따라서 선택적으로 처리될 수 있다는 점이다. 예를 들면, 특정 용매는 S 블록이 아닌 P 블록을 팽창시키거나 또는 그 반대로 팽창시킨다. "S" 블록은 광분해성 커넥터와 같은 반응-유인 그룹을 결합함으로써 화물(예: 약물, 첨가제 등)를 적재하도록 설계될 수 있다. 외부 자극에 노출 후, 적재된 화물은 적합한 환경으로 신속한 방출을 위해 "S" 도메인으로부터 방출시킬 수 있다.
7) 초분자 중합체 네트워크는 반응성 중합체일 수 있다. 대부분의 초분자 가교결합 메카니즘은 외부 자극, 예를 들면, 온도, pH, 습도, 빛, 자기장, 전기장 및 특정 분자 등에 반응성을 나타낸다. 이는 시스템을 "활발하게" 하고, 이의 특성을 조정하거나 자극 적용시 "온" 및 "오프" 특성을 전환할 수 있게 한다. 이는 윤활제의 점도를 제어하고, 이에 의해 미끄러운 성능을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 이는 심지어 접착성 및 미끄러움 사이의 코팅의 전환을 제어할 수 있다.
8) 초분자 중합체 네트워크는 일반적으로 열가소성이고; 이 특성은 초분자 중합체 네트워크에 가공성 및 지속성의 이점을 제공한다. 열가소성 중합체로서, 이들은 용매에 용해되거나 이들이 처리될 수 있을 정도로 연화될 수 있고, 임의의 표면에 적용되거나 필요할 경우 재순환되고 재적용될 수 있다. 이는 형성된 후, 그들의 형상을 변화시키지 않고, 중합 후 처리될 수 없는 통상의 열경화성 중합체 엘라스토머/네트워크와 대조적이다.
9) 예비중합체 혼합물의 조성은 중합체 층 전반에 걸쳐 구배 특성 또는 임의의 필요한 불균일한 조성을 갖는 중합체 코팅을 생성하기 위해 합성 동안 변경할 수 있다.
PDMS를 위한 양호한 용매, 예를 들면, 실리콘 오일에 초분자 중합체 네트워크의 침지시, 수소 결합은 동적으로 결합되거나 결합되지 않고 중합체 세그먼트에 훨씬 더 큰 이동성을 제공하고, 실리콘 오일이 중합체 네트워크를 팽창시키도록 한다. 예를 들면, 긴 PDMS 세그먼트를 갖는 초분자 PDMS 네트워크는 통상의 공유 가교결합된 PDMS에 대한 200% 값과 비교하여 600%의 팽창도를 나타낸다.
이러한 초분자 구조를 제조하기 위해 다양한 중합체/가교결합제/윤활제 조합이 사용될 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 중합체 P는 실리콘계 중합체이다. 소수성 초분자 구조를 생성하기 위해 사용될 수 있는 예시적 실리콘 단량체는 PDMS 전구체, 예를 들면, 실가드?(Sylgard?) 182, 실가드? 184, 에코플렉스(Ecoflex), 1,4-비스[디메틸[2-(5-노르보르넨-2-일)에틸]실릴]벤젠, 1,3-디사이클로헥실- 1,1,3,3-테트라키스(디메틸실릴옥시)디실록산, 1,3-디사이클로헥실-1,1,3,3-테트라키스(디메틸비닐실릴옥시)디실록산, 1,3-디사이클로헥실-1,1,3,3-테트라키스[(노르보르넨-2-일)에틸디메틸실릴옥시]디실록산, 1,3-디비닐테트라메틸디실록산, 1,1,3,3,5,5-헥사메틸-1,5-비스[2-(5-노르보르넨-2-일)에틸]트리실록산, 실라트란 글리콜, 1,1,3,3-테트라메틸-1,3-비스[2-(5-노르보르넨-2-일)에틸]디실록산, 2,4,6,8-테트라메틸-2,4,6,8-테트라비닐사이클로테트라실록산 및 N-[3-(트리메톡시실릴)프로필]-N'-(4-비닐벤질)에틸렌디아민을 포함한다. 초소수성 초분자 구조를 생성하기 위해 사용될 수 있는 예시적 플로오로실리콘 단량체는 알릴 단량체, 예를 들면, 알릴 헵타플루오로부티레이트, 알릴 헵타플루오로이소프로필 에테르, 알릴 1H,1H-펜타데카플루오로옥틸 에테르, 알릴펜타플루오로벤젠, 알릴 퍼플루오로헵타노에이트, 알릴 퍼플루오로노나노에이트, 알릴 퍼플루오로옥타노에이트, 알릴 테트라플루오로에틸 에테르 및 알릴 트리플루오로아세테이트; 이타코네이트 및 말레에이트 단량체, 예를 들면, 비스(헥사플루오로이소프로필)이타코네이트, 비스(헥사플로오로이소프로필)말레에이트, 비스(퍼플루오로옥틸)이타코네이트, 비스(퍼플루오로옥틸)말레에이트, 비스(트리플루오로에틸)이타코네이트, 비스(2,2,2-트리플루오로에틸)말레에이트, 모노-퍼플루오로옥틸 말레에이트 및 모노-퍼플루오로옥틸 이타코네이트, 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 (메타크릴아미드) 단량체, 예를 들면, 2-(N-부틸퍼플루오로옥탄설파미도)에틸 아크릴레이트, 1H,1H,7H-도데카플루오로헵틸 아크릴레이트, 트리하이드로퍼플루오로헵틸 아크릴레이트, 1H,1H,7H-도데카플루오로헵틸 메타크릴레이트, 트리하이드로퍼플루오로헵틸 메타크릴레이트, 1H,1H,11H-에이코사플루오로운데실 아크릴레이트, 트리하이드로퍼플루오로운데실 아크릴레이트, 1H,1H,11H-에이코사플루오로운데실 메타크릴레이트, 트리하이드로퍼플루오로운데실 메타크릴레이트, 2-(N-에틸퍼플루오로옥탄설파미도)에틸 아크릴레이트, 2-(N-에틸퍼플루오로옥탄설파미도)에틸 메타크릴레이트, 1H,1H,2H,2H-헵타데카플루오로데실 아크릴레이트, 1H,lH,2H,2H-헵타데카플루오로데실 메타크릴레이트, 1H,1H-헵타플루오로부틸아크릴아미드, 1H,1H-헵타플루오로부틸 아크릴레이트, 1H,1H-헵타플루오로부틸메타크릴아미드, 1H,1H-헵타플루오로-n-부틸 메타크릴레이트, 1H,1H,9H-헥사데카플루오로노닐 아크릴레이트, 1H,1H,9H-헥사데카플루오로노닐 메타크릴레이트, 2,2,3,4,4,4-헥사플루오로부틸 아크릴레이트, 2,2,3,4,4,4-헥사플루오로부틸 메타크릴레이트, 헥사플루오로이소프로필 아크릴레이트, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로이소프로필 아크릴레이트 fw 222.1 bp 74, 1H,1H,5H-옥타플루오로펜틸 아크릴레이트, 1H,lH,5H-옥타플루오로펜틸 메타크릴레이트, 2,2,3,3,3-펜타플루오로프로필 아크릴레이트, 2,2,3,3,3-펜타플루오로프로필 메타크릴레이트, 퍼플루오로사이클로헥실 메틸 아크릴레이트, 퍼플루오로사이클로헥실메틸 메타크릴레이트, 퍼플루오로헵톡시폴리(프로필옥시)아크릴레이트, 퍼플루오로헵톡시폴리(프로필옥시)메타크릴레이트, 퍼플루오로옥틸 아크릴레이트, 1H,1H-퍼플루오로옥틸 아크릴레이트, 1H,1H-퍼플루오로옥틸 메타크릴레이트, 헥사플루오로이소프로필 메타크릴레이트 및 기타, 예를 들면, 펜타플루오로스티렌[653-34-9] 97% fw 194.1 bp 140 1.406, 퍼플루오로사이클로펜텐, 4-비닐벤질 헥사플루오로이소프로필 에테르, 4-비닐벤질 퍼플루오로옥타노에이트, 비닐 헵타플루오로부티레이트, 비닐 퍼플루오로헵타노에이트 fw 390.1, 비닐 퍼플루오로노나노에이트 fw 490.1, 비닐 퍼플루오로옥타노에이트 fw 440.1, 비닐 트리플루오로아세테이트, 헥사플루오로이소프로필 이타코네이트 fw 280.1, 트리데카플루오로-1,1,2,2-테트라하이드로옥틸-1,1-메틸 디메톡시 실란 및 트리데카플루오로-1,1,2,2-테트라하이드로옥틸-1-디메틸 메톡시 실란을 포함한다. 예시적인 조합은 이하 표 3에 제시되어 있다.
(표 3) 초분자 중합체 네트워크를 제조하기 위한 예시적 물질 조합
Figure pct00006
Figure pct00007

일부 구현예에서, 중합체의 표면은 비구조화된다(예: 도 1a에 도시된 표면(104)와 같이 평평하다). 일부 구현예에서, 중합체 표면은 도 6에 도시된 바와 같이 구조화된다(예: 모세관 현상에 의해 윤활층을 고정화시키거나(돕거나) 초소수성 표면을 촉진시키기 위해). 도 6 및 7은 일부 예시적인 텍스처 표면을 도시한다. 도 6a는 윤활층(504)이 특정 구현예에 따라서 형성되는 거친 표면(502)을 갖는 중합체(500)의 개략도이다. 중합체(500)는 기저의 물질(506)(예: 도 3에 도시된 바와 같은 병 또는 장갑) 위에 배치한다. 거친 표면(502)은 윤활층(504)을 고정시킨다. 표면의 거칠기는 윤활층 두께 정도이고, 즉 통상적인 용도에서 최대 1000㎚이다. 구조의 특징적인 길이가 1000㎚보다 클 경우에는, 윤활층은 등각으로 코팅시킬 수 있고, 구조의 지형을 따를 수 있다. 구조화 표면 및 이러한 표면의 생성 방법의 상세한 논의는 전문이 본 명세서에 참조로 인용된, 2012년 1월 19일자로 출원된 "고압 안정성, 광학 투명성 및 자체 회복 특성을 갖는 미끄러운 표면"이라는 명칭의 국제 출원 제PCT/US 12/21928호에 근거한다. 일부 구현예에서, 윤활제 층은 구조화된 표면의 지형을 따른다(예: 텍스처를 모두 오버코팅하는 평활층을 형성하는 대신). 예를 들면, 윤활제는 윤활제 층의 평형 두께가 텍스처의 높이 미만일 경우, 구조화된 표면의 지형을 따를 수 있다.
일부 구현예에서, 텍스처 표면은 목적하는 형상을 사용하여 형성할 수 있다. 텍스처 표면은 패턴화된 미세구조일 수 있다(참조: 도 6b-6c). 예를 들면, 텍스처 표면은 특정의 융기 구조 또는 돌출, 예를 들면, 패턴화된 기둥(510)을 제공함으로써 2차원적으로 평평한 표면에 형성될 수 있다(참조: 도 5b). 일부 구현예에서, 융기 구조의 너비는 이들의 길이에 따라 일정하다. 일부 구현예에서, 융기 구조의 너비는 이들이 원위 말단으로부터 기저면으로 접근함에 따라 증가한다. 융기 구조는 원통형, 피라미드형, 원추형 또는 각주형 컬럼을 형성하는 원형, 타원형 또는 다각형(예: 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 팔각형 등)을 포함하지만, 이에 국한되지 않는 다양한 단면의 융기된 기둥일 수 있다. 이들의 표면은, 예를 들면, 보쉬 공정(Bosch process)에서 발견된 스캘러핑에서와 같이, 일정한 또는 불규칙한 방식으로 평활하거나 파형화될 수 있다. 상기 기술된 예시적 기판이 균일한 형상 및 크기를 갖는 융기된 기둥을 예시하지만, 소정의 기판 위의 융기된 기둥의 형상, 배향 및/또는 크기는 변할 수 있다. 또 다른 예에서, 패턴화된 홈(520)이 사용될 수 있다(참조: 도 6c). 이러한 텍스처 표면 구조는 표면 윤활제 층(504)을 유지시키고 고정시키는 것을 도울 수 있다.
패턴화된 표면 구조는 패턴화된 기둥(참조: 도 6b에 도시된 바와 같음), 패턴화된 범프(예: 융기된 점) 및/또는 패턴화된 홀로 이루어질 수 있다. 도 7a는 특정 구현예에 따라서 패턴화된 기둥, 범프 또는 구멍(602)을 갖는 구조화된 표면(600)의 조감도이다. 예를 들면, 텍스처 표면은 다공성 물질을 형성하기 위해 2차원적으로 평평한 표면에 세공(602)을 형성함으로써 형성할 수 있다. 도 7b는 실질적으로 평행한 홈(610)(예: 도 6c에 도시된 것과 같음)을 갖는 구조화된 표면의 조감도이다. 도 7c는 벽돌 구조(예: 각각의 상자형 부분이 이웃하는 부분에 인접하도록 (또는 근접하도록) 나란히 배치된 직사각형 상자형 부분(620)) 또는 벌집 구조(예: 패턴화된 선(630)으로 도시된 융기된 벽 구조)를 갖는 구조화된 표면의 조감도이다.
다른 구현예에서, 윤활제 층은 구조화된 표면의 지형을 따르고, 등각의 평활한 코팅을 형성한다(예: 텍스처를 모두 오버코팅하는 평활층을 형성하는 대신). 예를 들면, 윤활제는 윤활제 층의 두께가 텍스처의 높이보다 작을 경우, 구조화된 표면의 지형을 따를 수 있다. 텍스처를 모두 오버코팅하는 평활층이 최선의 성능을 제공하지만, 구조화된 표면의 지형을 따르고, 감소된 윤활층으로부터 발생할 수 있는 등각의 평활한 윤활제 코팅은 여전히 윤활제가 주입되지 않은 기저의 기판보다 상당히 더 우수한 성능을 나타낸다.
금속 함유 기판을 사용하는 텍스처 표면의 제조에 관한 추가 정보는 전문이 본 명세서에 참조로 인용된, 슬립을 위한 고표면적 금속 산화물계 코팅(HIGH SURFACE AREA METAL OXIDE-BASED COATING FOR SLIPS)이라는 명칭으로 2012년 7월 13일에 출원된 동시-계류중인 미국 특허 출원 제61/671,645호에서 발견된다. 콜로이드성 템플릿을 사용하는 나노구조의 제조에 관한 추가 정보는 전문이 본 명세서에 참조로 인용되고 이와 동일 날짜에 "안정성이 향상된 미끄러운 액체 주입 다공성 표면(SLIPPERY LIQUID-INFUSED POROUS SURFACES PIAING IMPROVED STABILITY)"이라는 명칭의 동시-계류중인 국제 출원에 근거한다.
코팅 공정
고화가능한 조성물은 통상의 코팅 기술을 사용하여 표면에 적용할 수 있는 점성이지만 유동성인 혼합물이다. 예로써, 코팅은 스프레이, 스프레이 페이팅, 딥 코팅, 유동 코팅, 스핀 코팅, 스크린 인쇄, 스템핑, 또는 펜을 사용한 써넣기로 적용할 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 고화가능한 조성물은 고화가능한 조성물의 점도가 전단 속도 또는 전단 속도 기록에 의존한다는 점에서 비-뉴턴 유체이다. 구체적으로, 조성물은, 조성물이 전단하에 유동하도록 전단 약화를 나타낸다.
경화 전에 유동하는 고화가능한 조성물의 능력 때문에, 조성물은 다양한 표면 및 형상에 적용할 수 있다. 표면은 평활하거나 텍스처링될 수 있다. 고화가능한 조성물의 점도는 광범위한 범위의 적용 기술이 적용가능하도록 조정할 수 있다.
텍스처되거나 거친 형태의 경우에, 고화가능한 조성물은 조성물이 기저의 기판의 불균일한 표면으로 유동하고 평활한 상부 표면을 제공하도록 하는 점도일 수 있고, 이러한 두께로 적용할 수 있다. 거친 표면에 평활한 상부 표면을 갖도록 하는 것이 목적시되는 경우에, 조성물은 표면 지형에 접착되고, 광범위하게 작동하거나 유동하지 않는다. 코팅은 또한 기저의 표면의 거친 융기 지형의 완전한 피복을 보장하기 위해 보다 평활한 기초 표면에 사용된 것보다 더 두꺼울 수 있다.
다른 구현예에서, 고화가능한 조성물은 조성물이 기저의 기판 위에 등각 층을 형성하고 기저의 기판의 불균일한 표면을 얇게 코팅함으로써 거칠거나 불균일한 상부 표면을 제공하도록 하는 점도일 수 있고, 이러한 두께로 적용할 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 기저의 기판은 미시적 또는 나노크기 텍스처를 갖는 시트-플라스틱 제품일 수 있다.
다른 구현예에서, 기저의 표면은 실질적으로 평활하고, 코팅은 평활층으로서 적용된다. 다른 예에서, 입자 또는 다른 충전제를 층에 거칠기를 부여하기 위해 첨가할 수 있다.
상기 구현예 중의 어느 하나에서, 윤활액은 고화가능한 조성물의 성분으로서 포함될 수 있거나, 이는 베이스가 증착되고 경화된 후 개별적인 단계로 중합체에 주입할 수 있다. 고화가능한 조성물은 이의 전구체 상태로 사용자에게 공급될 수 있고, 사용자는 이를 최종 형태로 전환시키기 위해 최종 조정을 실시할 수 있다.
이러한 성분으로부터의 혼합물은 다양한 혼합 방법에 의해 형성할 수 있다. 혼합물은 선택된 적용 방법(캐스팅, 성형, 스프레이 등)을 위한 혼합물의 점도 및 조도를 제어하기 위해 사전 조정할 수 있다(에이징, 소프트 베이킹). 혼합물은 기판에 적용하고, 형상 또는 코팅 층을 형성하기 위해 고화시킬 수 있다(광-경화, 열-경화, 수분-경화, 화학적 경화 등). 혼합물은 자립형 2D(시트, 필름) 또는 3D(튜브, 파이프, 병, 용기, 광학 및 기타 형상) 물체로 성형할 수 있다. 유동성 고화가능한 조성물은, 예를 들면, 공급 맨드릴(mandrel)로부터 공급되어 적용 영역으로 유도될 수 있는 기판으로서 연속 플라스틱 시트를 제공함으로써 연속 공정으로 적용할 수 있고, 여기서 유동성 고화가능한 조성물은 스프레이, 스크린 인쇄, 딥 코팅, 블레이드 드로잉 등으로 적용된다. 이어서, 코팅된 플라스틱 시트는 임의로, 예를 들면, VU 또는 열 에너지에의 노출에 의해 경화가 개시되는 제2 영역으로 유도된다. 임의의 윤활액은 추가 공정으로 적용될 수 있거나, 코팅된 물품은 테이크 업 맨드릴에 저장할 수 있다.
이러한 성분 모두는 함께 또는 임의의 수의 조합/단계로 적용할 수 있다.
자기-윤활성 중합체의 일반적인 미끄러움은 윤활액에서 팽창 후, 상당히 증가하고, 표면과 접촉하는 액체에 대해 매우 낮은 접촉각 히스테리시스(CAH)를 갖는다. 접촉각은 각각 그 자체 종류와 얼마나 강하게 상호작용하는지에 대한 액체 및 고체 분자가 서로 얼마나 강하게 상호작용하는지의 반영이다. 접촉각은 일반적으로 액체/증기 계면이 고체 표면을 만나는, 액체를 통해 측정된 각이다. 이는 고체 표면의 액체에 의한 습윤성을 정량화할 수 있고: 접촉각이 작으면 액적은 고체에 확산하는 경향이 있고; 접촉각이 크면, 액적은 구슬 모양이 되는 경향이 있다. 소정의 온도 및 압력에서 고체, 액체 및 증기의 임의의 제공된 시스템은 이의 평형 접촉각에 대해 독특한 값을 가질 수 있다. 사실, 일반적으로 소위 전진(최대) 접촉각으로부터 후퇴(최소) 접촉각에 이르는 접촉각의 범위가 관찰된다. 전진 접촉각과 후퇴 접촉각의 차이는 접촉각 히스테리시스(CAH)로서 정의된다. 접촉각 히스테리시스의 하한치는 일반적으로 더 나은 발수성 및 자가 세정능의 지표로 간주된다. 즉, 표면의 미끄러짐, 및 따라서 액적의 이동성 및 표면으로부터 이의 제거는 낮은 접촉각 히스테리시스 표면에서 증가한다.
광범위한 범위의 물질이 본 발명의 미끄러운 표면에 의해 반발될 수 있다. 예를 들면, 반발된 물질은 극성 및 비극성 액체 및 이들의 고화된 형태, 예를 들면, 탄화수소 및 이들의 혼합물(예: 펜탄 내지 헥사데칸 및 광유, 파라핀 여분의 경질 원유; 파라핀계 경질 원유; 파라핀계 경질-중간 원유; 파라핀-나프텐 중간 원유; 나프텐 중간-중질 원유; 방향족-중간체 중간-중질 원유; 방향족-나프텐 중질 원유; 방향족-아스팔트 원유 등), 케톤(예: 아세톤 등), 알콜(예: 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 디프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 글리세롤 등), 물(광범위한 범위의 염분을 가짐, 예를 들면, 염화나트륨 0 내지 6.1M; 염화칼륨 0 내지 4.6M 등), 산(예: 진한 불화수소산, 염산, 질산 등) 및 염기(예: 수산화칼륨, 수산화나트륨 등) 및 얼음 등을 포함할 수 있다. 반발되는 물질은 생물학적 대상, 예를 들면, 곤충, 작은 동물, 원생 동물, 박테리아, 바이러스, 진균, 체액 및 조직, 단백질 등을 포함할 수 있다. 반발되는 물질은 액체에 현탁된 고체 입체를 포함할 수 있다. 반발되는 물질은 반발되거나 또는 표면으로부터 용이하게 제거되는 비생물학적 대상, 예를 들면, 분진, 콜로이드성 현탁액, 스프레이 페인트, 식품, 일반 가정용 물질 등을 포함할 수 있다. 반발되는 물질은 접착제 및 접착성 필름을 포함할 수 있다. 목록은 예시적인 것이며, 본 발명의 미끄러운 표면은 비접착성이고 다수의 다른 형태의 물질을 성공적으로 반발할 것으로 예상된다.
일부 구현예에서, 중합체 위에 윤활제 층을 형성함으로써 윤활제로서 작용하는 흡수된 액체 이외에 (또는 대신에), 제2 종류를 흡수된 액체에 용해시킬 수 있다. 예를 들면, 항균 화합물을 세균에의 노출을 위해 중합체를 처리하기 위해 흡수된 액체에 용해시킬 수 있다. 또 다른 예로서, 약물을 투여하기 위해 생물활성 약물을 흡수된 액체에 용해시킬 수 있다. 일부 구현예에서, 윤활액을, 윤활액이 윤활층으로서 작용하는 액체-중합체 복합체를 형성하도록(예: 중합체 상부의 순수한 액체 윤활제 층 대신) 중합체에 주입한다.
특정 구현예에서, 전체 파이프, 튜브 또는 기타 물품은 완전히 자기-윤활성 중합체로 제조된다. 이러한 경우에, 이러한 유체 도관은 미끄러운 거동을 나타내는 그들 표면 모두(외면 및 내면)를 가질 수 있다. 예를 들면, 이러한 파이프 또는 튜브는 특히 카테터, 수혈 튜브 등의 혈액 생물의학적 세팅에 이용가능하다. 또 다른 예로서, 이러한 파이프 또는 튜브는 오일 수송을 위해 사용될 수 있고, 여기서 내면은 오일을 유동시키기 위한 미끄러운 거동을 제공하고, 외면은 환경에 미끄러운 거동을 제공한다(예를 들면, 파이프라인이 추운 환경에서 작동되면 얼음 방지 코팅으로서).
고화가능한 형상 또는 코팅은 투명하게 할 수 있다. 본 발명에 유용한 단량체의 흥미로운 특성은 이들의 액정 거동을 보여줄 수 있다는 것이다. 퍼플루오로카본 장쇄는 저온에서 결정성 도메인을 형성할 수 있고, 이는 주조되거나 성형된 중합체 시트에 불투명도를 부여한다. 그러나, 온도의 증가는 물질이 무정형 상태로 전이됨에 따라 투명성을 증가시킨다.
고화가능한 조성물은 특히 기저의 표면이 불규칙하고 균질하지 않은 큰 표면에 적용하기에 매우 적합하다.
예시적인 적용은 지붕 하부 섹션의 얼음 방지 코팅, 냉각탑, 해양 구조물의 방오 코팅, 벽, 표지판 및 기타 실외 구조물의 낙서 방지 코팅, 특히 큰 표면적에 대한 접착 방지 표면 마무리, 방오 튜브 및 파이프(예: 의료용 카테터)로서, 자가-세정성 광학으로서, 광학, 윈도우, 태양 패널의 자가-세정성 및 용이한 세정 코팅으로서 포함한다.
하나의 특별한 구현예에서, 중합체는 카테터로서 사용된다. 이용가능한 카테터 물질은 장점 및 단점을 모두 갖고, 카테터 물질의 선택은 흔히 용도 의존적이다. 일반적으로, 폴리우레탄 및 실리콘은 모두 생체적합성이고, 장기간 카테터화를 위한 좋은 선택이다. 그러나, 막힘 및 바이오필름 형성 및 기회 감염은 장기간 카테터 사용과 관련된 합병증이다. 하나의 구현예에서, 카테터는 자기-윤활성 카테터이고, 예를 들면, 카테터는 미끄러운 발수성 액체 층을 형성하기 위해 실리콘 오일로 팽창시킬 수 있는 실리콘 중합체 카테터이다. 발수성 표면은 세포 부착을 방지하고, 이에 의해 바이오필름 형성을 상당히 감소시킨다. 중합체 팽창의 저장소 효과에 기인하여, 카테터는 윤활액을 보충할 필요 없이 연장된 시간 동안 미끄러운 표면을 나타낼 수 있다. 특정 구현예에서, 카테터가 혈액과 함께 사용되는 경우, 항응고제를 윤활액에 포함시킬 수 있다. 유사하게, 다른 의료 용도에서, 감염을 피하는 것을 돕기 위해 항균제를 포함시킬 수 있다.
다른 구현예에서, 팽창된 중합체 시스템은 파이프에서 항력 감소를 위해 사용될 수 있다. 특히, 압력이 사용된 중합체/윤활제 조합에 따라 경시적으로 증가하고, 감소하거나 일정하게 잔류되도록 프로그래밍될 수 있는 파이프 또는 기타 유체 도관을 제공하기 위해 팽창성 중합체 코팅을 사용할 수 있다. 하나의 구현예에서, 내면이 팽창된 중합체 층으로 코팅된 강성 파이프는 먼저 충분한 윤활층에 기인하여 유체를 용이하게 수송하고, 따라서, 이는 낮은 압력 강하를 갖는다. 윤활제가 점차 사라짐에 따라, 미끄러운 특성은 감소하고, 이는 통상적인 파이프에서 압력의 증가를 초래한다. 그러나, 윤활제의 제거는 또한 팽창된 중합체 층의 두께를 감소시키고, 따라서, 파이프의 내경을 증가시킨다. 직경의 증가는 표면 특성의 열화에 기인하여 압력 강하의 증가를 방해하는데, 이는 직경이 클수록 압력 강하가 적어지기 때문이다(도 25 및 26). 초분자 PDMS (또는 임의의 기타 유사한 물질)의 조성을 변경함으로써, 압력 강하가 자체 조절되고, 특정 용도에 필요한 바와 같이, 경시적으로 일정하게 유지되거나 증가하거나 감소하도록, (초분자 중합체 PxSy에서 x/y 비가 팽창 정도 및 따라서 튜브의 방출/크기를 결정하기 때문에) 모든 기능을 제어할 수 있다.
큰 용적 변화에 대해 팽창을 미세하게 제어할 수 있는 PySx 시스템의 사용이 특히 유리하다. 초분자 함유물을 갖는 이러한 중합체는 충분히 제어된 팽창 비를 가질 수 있다. 또한, 이들은 자체의 특성을 갖지만 서로 제어하는 각 층으로 서로의 상부에서 합성할 수 있다. 이러한 윤활제의 경시적인 손실은 따라서 어떤 층이 상부에 있는지에 따라서 상이하고, 이들의 내유동성은 상이하다. 하나의 구현예에서, 파이프 라이닝은 통상의 중합체(예: PDMS) 및 초분자 PDMS(상부 또는 하부에 하나)의 이중 층 또는 점차적으로 변하는 x/y 비를 갖는 중합체 층을 포함한다. 층은 함께 관련된 프로그래밍 압력 조절로 심지어 비선형의 프로그래밍된 용적 변화를 갖는 제어 시스템을 형성한다. 따라서, 방출/직경/유동 패턴의 거의 무제한의 레퍼토리를 프로그램할 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 파이프 라이닝은 잠재적인 펌핑 능력을 갖는 파이프를 따라 영역으로 패턴화할 수 있다.
파이프 직경에 의한 유체 압력의 제어는 도 25a 및 25b에 예시된다. 도 25a는 팽창된 중합체, 예를 들면, 초분자 PDMS의 라이닝을 갖는 s 파이프를 도시하고, 여기서 윤활액 수준은 파이프를 '미끄러운 상황'에 놓는다. 파이프를 통해 계속 유동함에 따라, 용매가 유체 스트림에 방출된다. 용매가 방출될 때, 중합체 팽창은 감소되고, 파이프는 도 25b에 도시된 바와 같이, '부분적으로 미끄러운 상황'으로 이동할 수 있다. 슬립의 감소는 층류 유동 상황에서 유체 항력을 증가시킬 것으로 기대되지만, 파이프 직경이 그때 확대되어 압력 강하 (및 유체 항력의 동시 감소)를 감소시킨다. 추가의 윤활제 손실은 파이프 직경의 증가 및 생성되는 압력 강하와 함께 다시 추가의 탈팽창 및 슬립의 감소를 초래할 수 있다. 도 26은 시간에 따른 압력 강화 및 파이프 직경의 플롯이다. 압력 강하는 윤활제 방출 특성에 의존한다. 압력 강하를 평형으로 또는 경시적으로 감소된 수준으로 유지시킬 수 있는 두 가지 가능한 방출 프로파일이 도면에 도시되어 있다. 일부 구현예에서, 신속한 탈팽창에 기인하는 압력 변화가 윤활층의 손실에 기인하는 내유동성보다 더욱 현저하다. 이러한 경우에, 유동은 단지 경시적으로 향상된다.
팽창이 일어나는 파이프 직경에 의한 유체 압력의 제어는 유체 유동으로부터 용매가 중합체 라이닝에 의해 흡수될 때 내부 직경이 경시적으로 점점 작아짐을 도시하는 도 27a 내지 27c에 예시된다. 도 28은 경시적인 압력 강하(증가) 및 파이프 직경의 플롯이다. 압력 강하는 윤활제 방출 특성에 의존한다. 압력 강하를 평형으로 또는 경시적으로 증가된 수준으로 유지시킬 수 있는 두 가지 가능한 방출 프로파일이 도면에 도시되어 있다. 다른 구현예에서, 파이프는 튜브를 팽창시키지 않는 비혼화성 유체를 수송한다. 하나는 중합체 조성 및 적용된 윤활제, 경시적으로 미끄러움 손실에 관련된 이들의 구체적인 특징 및 관련된 용적 변화로 실행할 수 있기 때문에, 하나는 임의의 동적 유동 프로파일을 프로그램할 수 있다. 층 또는 패턴에서 상이한 PxSy의 조합은 간단한 파이프로 달성할 수 없는 유동의 미세한 조정 및 제어/프로그래밍을 가능하게 한다.
또 다른 구현예에서, PxSy 중합체의 팽창 특성은 가역적으로 초분자 링크를 파괴하는 외부 자극, 예를 들면, 온도로 조정할 수 있다. 초분자 블록은 가역적이고, 따라서 T 등에 반응하여 조립하거나 분해할 수 있다. T의 변화는 팽창된 초분자 중합체의 용적을 변화시킨다.
일반적으로, 파이프의 내경은 팽창된 중합체 코팅의 두께를 조정함으로써 제어할 수 있다. 조성 구배를 생성하고 중합체 네트워크에 대한 윤활제 친화성을 제어하는 조성, 가변 온도 또는 윤활제 점도를 변화시킴으로써 팽창도를 제어할 수 있다. 윤활제는 초분자 블록에 영향을 미치지 않고 중합체의 가교결합된 P 블록을 선택적으로 팽창시키거나 둘 다를 팽창시키도록 선택할 수 있다. 따라서, 파이프 직경에 대한 제어는 1) 동역학적 팽창 또는 안정한 (평형) 팽창을 사용하여 달성할 수 있다. 동역학적 팽창에서, 직경은 팽창 시간(윤활제 유동이 파이프를 통과하는 시간)에 의존한다. 이는 제어가능하고 프로그래밍가능하다. 안정한 팽창에서(미끄러운 특성은 높은 팽창 상태에서 나타난다), 직경은 윤활제 유동의 존재하에 온도 (또는 다른 자극)로 변화시킬 수 있다.
다른 구현예에서, 팽창성 중합체를 도입하는 장치는 표면을 보충하거나 표면에 적재된 임의의 오염 물질을 방출하기 위해 추가의 윤활제를 주입할 수 있는 유체 네트워크를 포함할 수 있다. 하나의 예에서, 채널(마이크로유체 또는 밀리유체) 네트워크를 갖는 PDMS 시트는 용매/윤활제로 팽창되고, 윤활제의 미끄럼 작용이 감소될 때 또는 감소되는 경우, 유체 네트워크에 PDMS의 덧층을 통해 확산하고 PDMS의 덧층을 팽윤시키고, 이의 외면에 윤활층을 생성하고 표면으로부터 축적된 불필요한 물질을 방출시키는 추가의 윤활제를 주입한다. 시스템은 다수의 용도로 사용될 수 있다: 조류 방출, 바이오매스 방출 트레이, 얼음 방출, 화장품 방출. 예를 들면, 중합체 층은 화장품 병의 벽을 코팅할 수 있고, 윤활제, 예를 들면, 코코넛 오일이 주입될 수 있다. 밀리유체 네트워크는 중합체와 필요할 경우 추가의 오일을 첨가할 수 있는 벽 사이에 배치된다. 장시간 사용을 위한 날카로운 카테터(예: 초분자 PDMS로부터)는 PDMS로 확산시키고 박테리아 등을 방출시키는 추가의 윤활제를 주입할 수 있는 외부의 주요 채널을 갖는 밀리유체 네트워크를 가질 수 있다.
본 발명의 양상 및 구현예는 단지 예시 목적으로 의도되고 본 발명을 제한하는 것을 의도하지 않는 이하 실시예에 기재되어 있다.
실시예 1. 2-(퍼플루오로옥틸)에틸 메타크릴레이트에 기초하는 과불화 중합체 및 엘라스토머의 합성 및 특성
2-(퍼플루오로옥틸)에틸 메타크릴레이트를 10% 크라이톡스(Krytox™) 100 윤활제를 임의로 첨가하면서 50% 내지 0% 가교결합제의 범위의 용적비로 퍼플루오로폴리에테르 디메타크릴레이트(분자량 약 4 kDa, MD40, 솔베이 케미칼스(Solvay Chemicals))와 혼합하였다. UV 광개시제(다로쿠르(Darocur) 1173)를 단량체와 가교결합제의 용액에 5%로 첨가하였다. 예비중합체 용액을 폴리디메틸실록산(PDMS) 금형에 충전시켜 특성화 및 시험을 위한 벌크 샘플을 생성하였다. 충전된 금형을 UV 챔버에서 2분 동안 질소로 퍼징한 다음, 3분 동안 경화시켰다. 샘플의 투명성 및 변형성은 단량체:가교결합제 비 및 예비중합체 용액에 윤활제의 도입에 의존했다. 생성되는 경화된 코팅의 이미지는 도 8에 제시되어 있다. 상부에 열거된 단량체 용적 비율을 갖는 상이한 과불화 샘플의 벌크 사각형은 투명성의 차이를 나타낸다. +10%는 10 용적%의 크라이톡스™ 100 윤활제가 광경화 전에 첨가되었음을 나타낸다.
샘플의 접촉각을 측정하였다. 95%(용적)의 2-(퍼플루오로옥틸)에틸 메타크릴레이트 및 5%의 MD40으로 이루어진 샘플로부터 제조된 기판에 대한 접촉각은 120°였다. 벌크 중합체 샘플을 소정의 시간 동안 크라이톡스TM 100과 같은 윤활제에서 배양한 다음, 렌즈 종이와 공기를 사용하여 샘플을 철저하게 건조시켜 잔류 용매 또는 오염 물질을 제거하였다. 예를 들면, 단량체:가교결합제의 1:1 (v:v) 혼합물은 크라이톡스TM 100 윤활제에서 밤새 배양 후 28질량% 팽창되었다. 도 9a는 탄성 과불화 네트워크 사각형에 대한 변형성 및 기판(50% 2-(퍼플루오로옥틸)에틸 메타크릴레이트로 구성된 샘플) 상의 물의 높은 접촉각의 실례이다. 이러한 예는 크라이톡스TM 100 윤활제를 포함했다.
실시예 2. 2-(퍼플루오로옥틸)에틸 아크릴레이트에 기초하는 과불화 중합체 및 엘라스토머의 접촉각, 변형성 및 팽창
또 다른 예에서, 퍼플루오로옥틸 에틸 아크릴레이트(PFOA)는 코팅된 샘플에 대한 중합체 복제품의 발수성 및 투명성을 비교하기 위해 중합체 코팅 및 중합체 복제품을 제조하는데 단량체로서 사용하였다. 유리 슬라이드는 퍼플루오로옥틸에틸 아크릴레이트(PFOA)의 중합으로부터 제조된 중합체 코팅으로 코팅하였다. 퍼플루오로옥틸에틸 아크릴레이트(PFOA) 및 MD40을 포함하는 중합체 전구체로부터 나노구조화 패턴을 갖는 중합체 복제품을 제조하였다. 두 샘플의 발수성 및 투명성의 실례는 도 9b에 도시되어 있다. 도 9b(왼쪽)에서, 구형 염색된 물방울을 미리 제조된 중합체로 코팅된 유리 슬라이드 상에 높은 접촉각으로 위치시켜 발수성을 나타낸다. 도 9b(오른쪽)에서, 표면에 나노구조화 패턴(무지개 영역)을 갖는 중합체 복제품(PFOA/MD40, 50/50)이 도시되어 있다. 작용화된 유리 슬라이드 및 중합체 필름은 모두 우수한 투명성을 나타낸다.
도 10은 100% 퍼플루오로옥틸에틸 아크릴레이트(PFOA) 및 혼합된 중합체 조성 PFOA/MD40, 50/50 (v/v)을 사용하여 제조된 중합체 시트에 대한 하중 대 변형의 플롯이다. 가교결합제의 첨가는 중합체 강도를 상당히 증가시켰다.
실시예 3. 플루오로겔의 제조
퍼플루오로옥틸에틸 아크릴레이트(PFOA)(단량체), MD40(가교결합제) 및 FC70(윤활제)의 전구체로부터 제조된 불화 중합체는 다양한 비로 제조하였다. 도 11은 퍼플루오로옥틸에틸 아크릴레이트(PFOA)(단량체), MD40(가교결합제) 및 FC70(윤활제) 비 1:1:1 및 1:1:1.5 및 1:1:2 및 1:1:3(조성비는 도면에 표시되어 있다)을 갖는 전구체 조성물로부터 제조된 4개의 중합체 시트의 사진이다. 여기서, 윤활제는 합성 동안 중합체 전구체에 직접 주입하여 중합 후 플루오로겔을 생성하였다.
불화 윤활제에 의한 플루오로겔의 팽창은 중합체 시트를 미끄러운 중합체 표면에 제공하는 중요한 방식이다. 팽창액은 탄화수소 오일로부터 복합 유체에 이르는 대부분의 액체를 반발시키는 윤활제로서 작용한다. 따라서, 플루오로겔의 적어도 3개의 독특한 특성이 있다: (1) 중합체가 불화 윤활제에 대해 매우 높은 친화성을 갖기 때문에 중합체를 불화 윤활제로 윤활시키기 전에 변형시킬 필요는 없다; (2) 중합체 자체는 불화 윤활제로 팽창시킬 수 있고, 팽창된 중합체는 상이한 복합 유체에 대해 매우 양호한 미끄럼 능력을 나타낸다(참조: 액체 접촉각 데이터, 항-단백질 부착 이미지, 혈액 방울의 슬라이딩 데이터); (3) 불화 윤활제는 경화 공정 전에 작용성 첨가제로서 중합체 전구체에 첨가할 수 있다. 따라서, 하나의 단일 단계가 미끄러운 막을 제조하는데 필요하다.
실시예 4. 과불화 시트의 액정 특성
단량체로서 퍼플루오로옥틸에틸 아크릴레이트(PFOA)를 사용하여 제조된 불화 중합체의 열 유도된 가역적 액정 거동을 조사하였다. 미리 제조된 불화 중합체는 중합체 쇄의 결정성 도메인에 기인하여 실온에서 불투명하였고; 중합체가 무정형으로 전환되는 75℃까지 온도가 증가될 때 투명성으로 전환되었다. 이러한 전환은 온도가 감소될 때 완전히 가역적이었다. 패턴화 영역(무지개 영역: 나노기둥)은 임의의 뚜렷한 변화를 나타내지 않고, 이는 나노텍스처가 이러한 전환하에 특정의 기계적 안정성을 유지시킬 수 있음을 의미한다.
실시예 5. 초소수성의 실례
도 12는 퍼플루오로옥틸에틸 아크릴레이트(PFOA)(단량체), MD40(가교결합제)(PFOA/MD40, 50/50)를 사용하여 상기한 바와 같이 제조된 미리 제조된 중합체의 초소수성의 실례를 제공한다. 왼쪽 이미지는 표면의 상당한 습윤성을 나타내는 표면에 벌집 패턴을 갖는 엘라스토머 복제품 위의 물보라를 나타내고 있다. 이어서, 패턴에 윤활액(크라이톡스 100)을 주입한다. 오른쪽 이미지는 윤활제 주입 후 이러한 표면에서 슬라이딩 제거되는 실리콘 오일 방울을 나타낸다.
실시예 6. 과불화 네트워크의 팽창 연구
과불화 네트워크의 팽창은 윤활제의 화학 조성 및 동일성에 의해 영향을 받을 수 있다. 퍼플루오로헥실에틸 아크릴레이트(PFOA) 단량체의 상이한 하중을 갖는 과불화 중합체의 팽창 정도를 조사하였다. 0%, 50%, 75% 및 95% (v/v) 퍼플루오로헥실에틸 아크릴레이트(PFOA) 단량체를 갖는 중합체 샘플을 크라이톡스 100 또는 FC-70에서 팽창시켜 미끄러운 중합체 표면을 제조하였다. 이러한 샘플의 팽창 프로파일은 크라이톡스 100에서 주로 퍼플루오로헥실에틸 아크릴레이트(PFOA) 단량체인 샘플에 대해 약 10%로부터 FC-70에서의 동일 조성에 대해 거의 100%로 상당히 변하였다. 상이한 조성 및 윤활제 (A) 크라이톡스 100 및 (B) FC-70을 갖는 2-(퍼플루오로헥실)에틸 아크릴레이트계 샘플의 팽창 정도는 도 13에서 막대 그래프로 도시되어 있다.
윤활제로 팽창된 후 감소된 값을 나타내는 상이한 양의 2-(퍼플루오로헥실)에틸 아크릴레이트 단량체로 제조된 벌크 샘플 상에서 물에 대한 접촉각 히스테리시스가 이하 표에 기록되어 있다. 접촉각의 감소는 미끄러운 중합체 표면의 형성과 일치한다. 또한, 접촉각 히스테리시스의 감소는 미끄러운 물질의 원-포트 제조를 위한 중합체 전구체 혼합물로 도입되는 윤활제의 증가량으로 입증되었다. 상이한 윤활제:전구체 혼합물 용적비에서 50% (v/v) 퍼플루오로옥틸에틸 아크릴레이트함유 크라이톡스 101로부터 제조된 과불화 네트워크 상의 물의 접촉각은 도 13c에 도시되어 있다.
2-(퍼플루오로헥실)에틸 아크릴레이트 단량체를 사용하여 제조된 벌크 샘플 상의 물의 접촉각 히스테리시스
윤활제 접촉각 히스테리시스
조성(단량체 %)
95% 75% 50%
없음 51.6 45.4 50.9
FC-70 23.9 33.4 25.1
크라이톡스 100 21.2 25.2 18.8
미끄러운 중합체 표면이 장시간 액체에 노출될 수 있기 때문에, 이러한 노출 효과를 아는 것은 유용하다.　 다른 용매에 노출 후　50%의 2-(퍼플루오로헥실)에틸 아크릴레이트 샘플의 질량 변화율(%)이 이하 기록되어 있다. 중량 감소 또는 증가는 용매에 대한 샘플의 화학적 내성 및 친화성의 결여에 관련될 수 있다. 중량 감소는 졸 분획의 손실에 상응할 수 있음을 주의한다.
50% 2-(퍼플루오로헥실)에틸 아크릴레이트 벌크 샘플의 질량 변화율(%)
50%의 2-(퍼플루오로헥실)에틸 아크릴레이트 벌크 샘플의 질량 변화율(%)
메탄올 헥사데칸 DMSO 트리플루오로톨루엔
-1.80% 1.07% 1.79% 22.08%
에탄올 광유 DMF 트리플루오로에탄올
-1.76% 1.27% 2.43% 20.77%
펜탄 톨루엔 HO-PDMS CH 2 Cl 2
-1.85% -1.03% -1.20% 8.64%
헥산 IPA H-PDMS
-0.98% -1.41% -1.74%
옥탄 아세톤 CHCl 3
-2.03% -1.98% 15.72%
도 14는 혈액과 같은 생물학적 유체를 반발시키는 팽창되고 비팽창된 과불화 네트워크의 영향을 예시한다.　 팽창되고 비팽창된 과불화 네트워크에 혈액의 적용: (A) 혈액을 적용하기 전 FC-70으로 팽창된 50% 2-(퍼플루오로헥실)에틸 아크릴레이트계 네트워크(왼쪽, PFN-FC70), 50%의 2-(퍼플루오로옥틸)에틸 아크릴레이트(중간, oct) 및 50% 2-(퍼플루오로헥실)에틸 아크릴레이트(오른쪽, hex). (B) 혈액을 적용한 후, 윤활제로 팽창되지 않은 과불화 네트워크는 혈액이 잔류함을 나타내는 반면, 팽창된 과불화 네트워크에 의해 혈액이 반발되는 것으로 나타났다.
실시예 7. 완전한 작용성을 달성하기 위해 중합체를 팽창시키는데 필요한 용매 용적의 영향
팽창된 중합체는 용매의 임계 용적이 흡수된 후 (낮은 접촉각 히스테리시스에 의해 예시된 바와 같이) 미끄럼성이 된다. 모델 중합체로서 폴리디메틸실록산(PDMS) 및 용매로서 액체 PDMS(하이드라이드 말단화됨, 분자량 약 580, 시그마 알드리치)를 조사에 사용하였다. 고체 PDMS를 약 1" x 1" x 0.2" 용적으로 절단하고, 각각 0.5mL, 1mL 및 2mL의 액체 PDMS로 약 27시간 동안 배양하였다. 배양 후, 정적 접촉각(θ정적), 전진 접촉각(θ전진) 및 후퇴 접촉각(θ후퇴) 뿐만 아니라 접촉각 히스테리시스(△θ)를 측정하였다. 결과는 표 6에 기록되어 있다. 측정치에 기초하여, 용매의 임계 용적이 팽창된 PDMS의 완전 작용성을 달성하는데 필요하다는 것이 자명하다. 이러한 특정 예에서, 완전한 미끄럼을 달성하는데 필요한 용매의 최소 용적은 고체 PDMS 1cm3 당 약 0.5mL이다.
상이한 용매 용적에서 용매 주입된 폴리디메틸실록산(S.PDMS)의 습윤성 특성화
샘플 θ 정적 θ 전진 θ 후퇴 △θ
PDMS (대조군) 105.5 ± 8.1 119.2 ± 2.8 69.8 ± 3.6 49.4 ± 5.2
S. PDMS 1
(하이드라이드;0.5mL)		 100.1 ± 1.3 110.2 ± 3.4 86.1 ± 3.6 24.1 ± 3.0
S. PDMS 2
(하이드라이드;1 mL)		 101.0 ± 0.7 103.6 ± 0.7 101.8 ± 0.4 1.8 ± 0.8
S. PDMS 3
(하이드라이드;2 mL)		 103.2 ± 1.3 105.4 ± 1.7 102.9 ± 1.7 2.5 ± 1.1
실시예 8. 비스(3-아미노프로필) 말단화 PDMS 및 톨루엔 2,4-디-이소시아네이트 또는 1,6-디이소시아네이토헥산을 사용하는 PxSy 중합체 네트워크의 축합 중합
작용성 아미노 말단 그룹을 갖는 PDMS 및 디-이소시아네이트 가교결합제를 직접 또는 유기 용매(전형적인 THF) 중에서 혼합하고, 생성되는 겔형 화합물을 직접 사용하였다. THF(1ml) 중의 톨루엔 2,4-디이소시아네이트(0.174g)에 첨가한 비스(3-아미노프로필) 말단화 PDMS(Mn=2500, 2.500g)를 첨가하였다. 점성 혼합물을 가열하고, 진탕시켜 균일한 액체를 수득하였다. 실온(25℃)에서 24시간 동안 저장 후, 유기 겔을 수득하고, 추가로 사용하기 위해 저장하였다. 수득된 중합체는 uPDMS로 명명하였고, 여기서 "u"는 우레아 블록을 나타내고, n=l 및 2는 각각 1,6-디이소시아네이토헥산 및 톨루엔 2,4-디-이소시아네이트 가교결합제를 나타낸다. 이들 후자는 비공유 상호작용에 의해 중합체 네트워크를 형성할 수 있다.
uPDMS를 제조하기 위한 두 가지 전략이 있다: a) 중합으로부터 수득된 겔형 물질을 THF에 용해시키고, 스피닝 코팅, 딥 코팅, 용매 캐스팅 등에 의해 상이한 기판 위에 코팅시킬 수 있다. b) 용매 없는 겔형 물질은 붓기 방법으로 처리할 수 있다(가열한 다음, 사출시키고/압축시킨다). 처리되면, PDMS 블록 또는 PDMS-코팅 기판을 포화될 때까지 윤활제에 침지시킨다(전형적 시간: 24시간). uPDMS는 기판에 대한 강한 접착력을 나타낸다. 표 7은 유리, 알루미늄 및 테플론에 대한 uPDMS2의 전단 접착 강도를 나타낸다.
상이한 기판에 대한 uPDMS2의 접착 성능a
기판
 접착 강도/MPa
건조 상태 팽창 상태
알루미늄 3.5±1 0.5±0.1
유리 2.8±1 0.2±0.05
테플론 0.6±0.1 0.1±0.05
a 결합은 랩 전단 배열로 수행하였다.
최대 강도 0.6 MPa를 갖는, 본 명세서에서 "표준" 또는 "n-PDMS"로 명칭되는 초분자 블록 없는 y=0인 통상적 PDMS와 비교하여, uPDMS2의 전단 접착 강도는 알루미늄 기판 상에서 현저하게 강화되었다(3.5MPa). 접착력은 심지어 전문 접착제, 예를 들면, 폴리(비닐 아세테이트) 백색 아교(PVA, 엘머(Elmer) 아교 모두, 4±1MPa), 에틸 시아노아크릴레이트(크레이지(Krazy) 아교, 7±1MPa) 및 2-파트 에폭시(11±1MPa)에 필적할 만했다. uPDMS는 또한 우수한 기계적 특성을 나타낸다.
이러한 우수한 접착 특성은 도 33a 내지 33c에서 입증된다. 도 33a는 "건식" PDMS2 중합체 네트워크, "건식" 우레아계 초분자 중합체 시스템 uPDMS, 및 실리콘 오일로 팽창된 uPDMS 중합체 시스템에 대한 응력 대 신도의 플롯이다. 플롯은 nPDMS가 가장 불량한 신도 약 250%를 갖는 반면, uPDMS가 가장 긴 신도(약 1100%)를 갖는다는 것을 보여준다. 윤활액의 첨가는 윤활제 흡수 결과로서 중합체 쇄의 연장 때문에 신도를 약 550%로 감소시켰다. uPDMS는 또한 도 33b-33c에 도시된 바와 같이 상당한 하중을 동반할 수 있다. 도 33b는 uPDMS2 코팅(상부 이미지) 및 층의 개략적인 단면(하부 이미지)을 갖는 유리 슬라이드의 사진이다. 유리 슬라이드 파괴 후, 모든 조각은 여전히 중합체 코팅에 접착한다. 또한, "파괴된" 슬라이드는 여전히 우수한 기계적 특성 및 실패 없이 무거운 하중을 운반하는 능력을 나타냈다. 도 33c는 0.5kg의 하중을 운반하는 uPDMS2 필름을 도시하고, 이는 미끄러울 뿐만 아니라 기계적으로 견고한 단단한 코팅을 형성함을 나타낸다.
미끄러운 표면 및 물품으로서 사용하기 위한 이러한 초분자 PDMS 중합체 네트워크의 특성을 조사하기 위해, 3개의 상이한 초분자 중합체를 유사한 조건하에 상이한 점도를 갖는 상이한 실리콘 오일로 팽창시켰다. 팽창 정도 및 슬라이드 각도를 측정하였고, 이하 표 8에 기록한다. 팽창 정도 및 슬라이드 각도는 선택된 가교결합제 및 윤활제로 사용되는 실리콘 오일에 기초하여 변했다. 일반적으로, 저점도 오일로 팽창된 샘플은 보다 큰 팽창 정도 및 보다 작은 슬라이드 각도를 갖는 경향이 있다.
uPDMSl, uPDMS2 및 uPDMS3의 포화된 팽창 정도 및 슬라이드 각도
구조 실리콘 윤활제(점도) 팽창 정도
W최종/W최초 		슬라이드 각도a
uPDMSl 폴리(PDMS(2500)-코-헥사메틸렌 디이소시아네이트) 5
10
25
750		 211%
169%
127%
104%		 3
3
9
69
uPDMS2 폴리(PDMS(2500)-코-톨루엔-2,4 디이소시아네이트) 5
10
25
750		 244%
181%
124%
105%		 3
3
7
71
uPDMS3 폴리(PDMS(27000)-코-톨루엔 2,4-디이소시아네이트) 5
10
25
750		 1022%
601%
266%
138%		 --b
36 b
5
9
a. 5μL의 물방울을 측정에 사용했다.
b.　샘플을 변형시킨다.
실리콘 오일로 모두 팽창된 초분자 PDMS 및 표준 PDMS에 대한 수 접촉각을 수득하여 비교하였다. 초분자 PDMS에 대한 수 접촉각 및 슬라이드 각은 표준 팽윤 PDMS의 것과 유사하였지만, 슬라이드 각도는 상당히 감소되어 표면으로부터 액적이 매우 용이하게 제거됨을 나타냈다.
수 접촉각(WCA) 및 슬라이드 각도

슬라이드 각도(°), 5μL 물) 수 접촉각(°)
팽창 전 실리콘 오일에서 팽창 후(10cSt) 팽창 전 실리콘 오일에서 팽창 후(10cSt)
uPDMS2 90 a 3 105.1±0.2 107.8±0.3
PDMS 47 3 104.0±0.1 108.1±0.1
a. 물방울은 피닝되었다.
기술된 시스템은 현재 시스템에서 두 개의 자체 회복 수준: 작용성 회복 및 물질 회복을 나타낸다. 상당한 둔기 또는 스크래치 손상 후, 건조된 uPDMS2는 120℃에서 5분 이내에 자체 회복할 수 있다. 윤활제의 존재는 이 회복 능력을 강화시켰다. 도 34A 내지 34D는 120wt% 윤활제의 존재하에 uPDSM2에 도입된 스크래치의 자체 회복의 시간 경과 순서를 나타낸다. 손상은 1분 미만에 회복되었다. 작용적 회복 능력은 윤활제 함량에 의존한다. 불충분한 포화 상태에서, 슬라이딩 성능은 손상 후 완전히 회복되지 않았다. 이는 벌크 물질로부터 손상된 위치로 확산할 수 없을 정도로 중합체 네트워크에 강하게 부착된 윤활제에 대한 포획 효과에 기인하였다. 이러한 경우에, 미끄럼 성능은 필름 자체가 회복될 때에만 회복된다. 과포화의 경우에, 미끄럼성은 손상이 형성된 직후에 회복되었다(참조: 도 35A-35D). 물방울이 관통할 때, 심지어 완전한 회복 전의 손상된 부분은 부위로 과량의 윤활제의 확산 및 손상된 부분에 형성된 윤활제 브릿지의 형성에 기인하여 피닝이 일어나지 않는다.
도 36은 자체 회복 공정의 메카니즘을 예시하는 개략도이다. 과포화에서, 필름은 팽창 중합체 및 여분의 윤활제 도메인으로 구성되었다. 손상이 형성될 때(흔히 샘플에 적용되는 압력으로 동반됨), 윤활제 도메인은 방해되고, 윤활제는 이러한 "밀봉 구조"로부터 방출된다. 과포화 상태 때문에, 윤활제의 방출은 에너지적으로 유리하다. 윤활제는 윤활층을 연결하여 윤활층의 적합성 및 벌크 도메인의 포화 상태에 기인하여 최초로 윤활제 브릿지를 형성한다. 중합체 쇄는 과포화 상태에서 윤활제를 포획하기 위해 최대로 연장하여 중합체 쇄의 코일 특성에 기인하여 엔트로피적으로 불리한 상태를 제공한다. 이 엔트로피 효과는 H-결합 가교결합제의 분해에 의해 방출시킬 수 있다. H-결합 가교결합제의 강도는 이들의 중합체 네트워크와의 유사한 조성에 기인하여 윤활제 함량으로 그다지 많이 변화시키지 않았다. 따라서, 윤활제 함량의 증가는 단지 중합체 형태의 엔트로피 기여를 증가시키고 따라서 가교결합제 탈결합 가능성을 증가시킨다. 유리 중합체 쇄는 현재 윤활제로 손상된 부위로 확산하여 새로운 가교결합 네트워크를 형성하고 손상을 복구/회복한다.
실시예 9. 미끄러운 윤활제 주입된 팽창 실리콘 튜브의 생물 부착 방지 성능
항생제 기반 치료의 남용으로 인한 다중(multi)- 및 전(pan)-약물 내성 유기체의 상승으로, 원내 감염의 예방은 시기적절하고 중요한 목표이다. 요도 카테터 상의 바이오필름 형성이 원내 감염의 주요 원인이지만, 효과적인 수정은 어렵게 남아 있다. 이 목적을 위해, 실리콘 오일로 팽창된 폴리-디메티 실록산(실리콘)의 생물 부착 방지 성능을 조사하였다. 고체 실리콘 중합체는 실리콘 오일에 침지시킬 때 팽창한다. 팽창은 고체 중합체 표면을 둘러싸는 미끄럽고, 소수성이며 매우 평평한 액체 표면 층을 생성한다. 팽창 후, 표면은 매우 미끄러워지고, 물방울은 표면에서 매우 이동성이다. 도 15는 카테터 튜브의 용적 변화를 나타내는 경시적인 팽창 비의 플롯이다. 통상의 실리콘 샘플은 24시간에 걸쳐 팽창하여 거의 최대값 1.17 ± 0.01을 달성하고, 24시간에 최대 팽창비(n=3, 평균±SD)에 접근한다. 팽창은 실리콘 샘플의 자유로운 치수를 1.4배까지 증가시킨다. 평평한 실리콘의 팽창 및 비팽창 샘플의 정적 접촉각(CA), CA 히스테리시스, 및 슬라이딩 각을 측정하여 도 16(하나의 샘플에 대해 n= 10 측정치, 오차 막대는 ± SD이다)에 기록되어 있다. 팽창된 실리콘의 미끄러운 표면은 비팽창된 실리콘 표면보다 상당히 낮은 CA 히스테리시스 및 슬라이딩 각도를 나타낸다.
유기체 모델로서 슈도모나스 아에루기노사(Pseudomonas aeruginosa)를 사용하여, 바이오필름 성장을 정량적 결정 바이올렛 분석으로 팽창 및 비팽창 실리콘 상에서 정량화하였다. 활성 배지를 연동 펌프로 구동되는 팽창 및 비팽창 실리콘 튜브를 통해 유동시켰다. 실험 설정의 개략도는 도 17에 제시되어 있다. 본 발명자들은 피.아에루기노사의 교반 배양액을 팽창 및 비팽창 튜브를 통해 유동시키고, 표준 결정 바이올렛(CV) 염색으로 튜브의 내면 위에 바이오필름의 존재를 정량화하였다. 표준 결정 바이올렛 염색 절차는 도 18에 도시된 바와 같이 튜브의 짧은 샘플에 적응시켰다. 흡광도 값을, 흡광도 값을 내주(IC)로 나누어 비팽창 및 팽창 샘플에서 상이한 튜브 직경을 고려하여 표준화했다. 저, 중 및 고전단 속도에서 0, 8, 24 및 48시간 동안 성장시킨 CV-염색된 바이오필름의 흡광도 값은 도 19a에 기록되어 있다. 성장이 비팽창 튜브에서 발생하는 것이 허가되면, 상당히 낮은 성장이 팽창 샘플에서 관찰된다. CV-염색된 튜브의 사진은 도 19b에 도시되어 있고; 자주색(사진의 B&W 연출에서 진한 색)은 바이오필름의 존재를 반영한다. 팽창 튜브 샘플에서, 특히 고전단 속도에서 감소된 양의 바이오필름이 존재한다. 밀폐된 루프 배양 48시간 후, 낮은 전단 속도(10s-1, 47.8s-1)에서 팽창 실리콘 상의 바이오필름 형성은 8배 감소 및 가장 높은 시험 전단 속도(270.4s-1)에서 134배 감소되었다. 추가로, 도 19c는 48시간 동안 저전단 조건에서 성장된 및 고전단 조건에서 5초 및 5분 동안 '세척된' 바이오필름의 존재를 정량화하는 플롯이다. 간단한 5초 세척 단계는 팽창 튜브에 존재하는 바이오필름의 모든 흔적을 거의 완전히 제거한다.
공초점 영상은, 바이오필름 형성이 팽창 실리콘 상에서 실질적으로 감소된다는 것을 확인한다. 비팽창 및 팽창 튜브 상에서 저전단 조건에서 48시간 성장시킨 피. 아에루기노사를 그린 형광성 단백질(GFP)-발현시킴으로써 형성된 바이오필름을 통풍 건조시키고, 직립 공초점 현미경으로 이미지화하였다. 박테리아는 비팽창 실리콘 튜브에 약 40㎛ 두께의 바이오필름을 용이하게 형성했다. 그러나, 바이오필름은, 일부 작은 용이하게 제거되는 박테리아 응집체가 표면에 존재하고, 단리된 박테리아가 팽창 튜브의 벽에 들어가는 것을 제외하고는, 동일한 조건에서 팽창 튜브의 표면에 존재하지 않았다. 우수한 생물 부착 방지 성능, 제조 단순성, 저렴한 생산성, 및 환자의 편안함의 개선을 감안하여, 이 접근법은 임상적으로 실시하고, 그 후 카테터 관련 감염의 전세계 발생률을 감소시키는 큰 가능성을 보여준다. 비팽창 및 팽창 실리콘 튜브에서 전형적인 피.아에루기노사 바이오필름의 공초점 이미지를 도시하는 도 37을 참조한다. 비팽창 및 팽창 튜브 상에서 저전단 조건에서 48시간 성장시킨 피. 아에루기노사를 그린 형광성 단백질(GFP)-발현시킴으로써 형성된 바이오필름을 통풍 건조시키고, 직립 공초점 현미경으로 이미지화하였다. (도 37A, 37B에 도시된 바와 같이) 박테리아는 비팽창 실리콘 튜브에 약 40㎛ 두께의 바이오필름을 용이하게 형성한다. (C, D) 바이오필름은 동일한 조건에서 팽창 튜브의 표면에 존재하지 않는다(표면은 어둡게 나타나고, 형광성 마커에 의해 표지되지 않는다). 일부 작은 용이하게 제거되는 박테리아 응집체(밝은 반점)가 표면에 존재하고, 단리된 박테리아가 팽창 튜브의 벽으로 들어간다는 것을 주의한다. 도 37E는 튜브에 박테리아 배양을 실시한 후, 상부에 비팽창 영역을 갖고 하부에 팽창 영역을 갖는 염색된 실리콘 튜브의 사진을 도시한다(염색은 박테리아 필름 형성의 특징인 짙은 자주색 - 또는 B&W 연출에서 진한 그레이-으로서 나타난다). 튜브의 팽창 부분에는 어떤 바이오필름도 형성되지 않고, 바이오필름은 나머지 비팽창 부분에 명백하게 존재한다.
실시예 10. 조류 바이오필름의 접착에 저항하는 팽창 PDMS의 능력
녹조류 보트리오코커스-브라우니(Botryococcus-braunii)를 처리되지 않거나 후속적으로 과량의 실리콘 오일로 팽창시킨 PDMS 층으로 스핀 코팅된 유리 슬라이드 상 또는 유리 비이커에서 성장시켰다. 2주 후, 액체를 표면으로부터 제거하고, 잔류하는 조류 바이오필름을 엽록소 a 및 바이오매스 분석으로 정량화하였다. 팽창된 PDMS 표면은 액체에서 조류 바이오필름 형성의 어떠한 억제도 나타내지 않고(조류에 대한 이러한 층들의 무독성을 시사함), 이들은 액체 제거시 유리 대조군에 비해 표면에 바이오필름 부착의 명백한 감소를 나타내었다. 도 20a에서 알 수 있는 바와 같이, 조류는 처리되지 않은 비이커(왼쪽 3개) 상에서 2주 성장시킨 후 액체 성장 배지의 제거 후 명백하게 가시화되었다. 대조적으로, 실리콘 오일 팽창된 PDMS로 코팅된 비이커(오른쪽 3개)는 특히 수직면에 접착성 조류 바이오필름의 현저한 감소를 나타냈다. 도 20b는 비이커(왼쪽)에 잔류하는 바이오필름의 엽록소 a 함량을 도시하고, 도 20b는 비이커(오른쪽)에 잔류하는 바이오필름의 바이오매스를 도시한다. 실리콘 오일 팽창된 PDMS-코팅 비이커는 모두 감소를 나타냈다. 별표(*)는 99% 신뢰 수준에서 통계적 유의성을 나타낸다.
조류는 처리된 표면에 대해 매우 낮은 접착성을 입증했다. 도 21a는 조류를 2주 동안 노출 후 처리되지 않은 상부 절반 및 팽창된 PDMS-코팅된 하부 절반을 갖는 유리 슬라이드를 도시한다. 액체 배지로부터 슬라이드를 제거시, 바이오필름은 하부 절반을 박리시켜 그것을 깨끗하게 방치했다. 조류 노출 후 PDMS의 표면의 X-선 광전자 분광 분석은, 도 21b에 도시된 바와 같이, 어떤 단백질 또는 다른 생체 분자가 검출되지 않고 PDMS로부터의 특징만을 나타낸다.
이 기술은 잠재적으로 산업 규모의 조류 성장의 모든 양상에 적용될 수 있다. 조류 또는 이의 배지(성장 팬 또는 튜브, 정착물, 기기)와 접촉하고 있거나 잠재적으로 접촉할 수 있는 임의의 물질을 처리할 수 있다. 팽창된 SLIPS는 용이한 바이오필름 제거가 목적시되는 임의의 적용, 예를 들면, 폐수 처리 시설, 산업 제조 시설, 또는 비멸균수와 접촉하고 있는 물질에 추가로 사용될 수 있다. 추가의 적용은 심지어 완전한 순수 조류 또는 박테리아 바이오필름의 방출이 이러한 생물학적 작제물의 이해 및 창조적 사용을 지원하는 과학적인 용도를 포함할 수 있다.
실시예 11. 팽창된 PDMS 슬립 상의 박테리아 이동
카테터에 따라 박테리아의 이동은 감염 확산에 기여할 수 있다. 이 실시에는 중합체 시스템을 윤활액으로 팽창시키도록 처리된 카테터가 미처리된 카테터와 비교하여 박테리아 이동을 감소시킬 수 있음을 입증한다.
실험 절차는 카테터가 '카테터 브릿지'로서 작용하기 위해 두 한천 배양 플레이트 사이에 배치된 도 22에 따라서 설정하였다. 다음 물질들을 카테터 브릿에 대해 시험하였다: 물로 팽창된 하이드로겔 및 실리콘 오일로 팽창된 PDMS. 조사 중인 박테리아 종은 그의 무리 거동 및 병원 세팅의 감염을 일으키는 능력이 공지된 유기체인 프로테우스 미라빌리스(Proteus mirabilis)였다.
교차는 팽창된 하이드로겔 브릿지에서 명백한 반면, 팽창된 PDMS 브릿지에서는 어떤 교차도 발생하지 않았다. 생육 가능한 박테리아는 하이드로겔에만 존재하였다.
이 기술은 유치 또는 폴리(Foley) 카테터, 간헐적 및 외부 카테터에 적용할 수 있다. 또한, 이 기술은 임의의 항감염 표면(예: 수술 도구용 패드), 개방된 환경에서 장시간 동안 불임을 필요로 하는 병원 가구, 상처 드레싱 및 박테리아 이동의 예방 또는 제한을 필요로 하지만 여전히 미끄러운 표면이 필요한 임의의 상황(예: 혈관조영술 절차)에 적용할 수 있다.
실시예 12. 막에서 막힘을 감소시키는 팽창된 중합체의 용도
막 필터의 사용은 폐 유기물이 산소의 존재하에 박테리아/다른 미생물의 호기성 소화로 분해되는 폐수 처리에서 중요한 역할을 하고 있다. 이 목적을 위해, 산소는 마이크로/밀리-스코픽 산소가 폐수로 수송되도록 하는 미세한 개구부/슬릿을 갖는 막/튜브를 통해 페수로 전달된다. 그러나, 폐수는 오염, 스케일링 또는 막힘이 발생할 수 있는 유기 및 무기 고체의 매우 복합한 혼합물, 예를 들면, 염화나트륨(해수), 탄산칼슘(수도관), 미생물(예: 박테리아)을 함유하고, 이는 효율적인 가스 수송을 방지하기 위해 막 슬릿을 막는다. 이 문제를 해결하기 위해, 통상적 고무(예: 에틸렌 프로필렌 디엔 단량체, 실리콘, 폴리우레탄, 플루오로엘라스토머) 상의 윤활제-팽창 코팅이 이러한 목적에 구체적으로 사용되도록 개발될 수 있다.
미끄러운 표면은 통상의 고무 및 엘라스토머(예: 에틸렌 프로필렌 디엔 단량체, 실리콘, 폴리우레탄, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE); 저밀도 폴리에틸렌(LDPE); 폴리프로필렌(PP); 폴리스티렌(PS); 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET); 폴리설폰(PSF); 폴리에테르설폰(PES); 플루오로엘라스토머(비톤(VITON?)); 폴리비닐 클로라이드(PVC); 및 나노탄소계 물질)로 제조된 팽창성 중합체를 먼저 증착시킴으로써 막 필터 내에 코팅시킬 수 있다. 윤활성 유체는 광범위한 범위의 과불화 유체(3급 퍼플루오로알킬아민(예: 퍼플루오로트리-n-펜틸아민, 3M의 FC-70, 퍼플루오로트리-n-부틸아민 FC-40 등), 퍼플루오로알킬설파이드 및 퍼플루오로알킬설폭사이드, 퍼플루오알킬에테르, 퍼플루오로사이클로에테르(예: FC-77) 및 퍼플루오로폴리에테르(예: 듀퐁의 윤활제의 크라이톡스 계열), 퍼플루오로알킬포스핀 및 퍼플루오로알킬포스핀옥사이드 뿐만 아니라 이러한 용도에 사용될 수 있는 이들의 혼합물을 포함하지만, 이에 국한되지 않음); 탄화수소의 혼합물(예: 광유), 폴리디메틸실록산 및 이들의 작용성 변형물; 식품 적합성 액체(올리브 오일, 카놀라유, 코코넛 유, 옥수수유, 쌀겨 오일, 면실유, 포도씨유, 대마 오일, 겨자 오일, 팜유, 땅콩유, 호박 종자유, 홍화유, 참기름, 대두유, 해바라기유, 차 종자유, 호두 오일, 및 상기 오일의 임의의 혼합물을 포함하지만, 이에 국한되지 않음)로부터 선택될 수 있다.
윤활제에 대한 팽창성 중합체의 화학적 친화성에 따라서, 고체의 화학적 작용화 및 거칠기화를 화학적 친화성을 추가로 향상시키기 위해 수행할 수 있다. 예를 들면, 윤활성 유체는 2-단계 공정으로 적용할 수 있다. 제1 단계에서, 저표면 장력, 저점도 유체(전처리 층으로서)를 막 물질에 적용하여 유체가 크기 (1㎛ 내지 1m 정도의) 막 필터이 개구부/슬릿 모두를 완전히 습윤시키도록 한다. 제2 단계에서, 저표면장력, 고점도 유체(보호층으로서)는 고유속 고전단 조건에 대해 자체가 보호층으로서 작용하는 막 물질에 적용한다. 층의 두께는 100㎚ 내지 10㎛ 범위 정도로 적용될 수 있다. 일반적으로, 저점도 유체는 20℃에서 0.1cSt 내지 100cSt의 동점도를 갖는 유체이고; 고점도 유체는 20℃에서 100cSt 이상의 동점도를 갖는 유체이다. 이러한 윤활성 유체는 스프레이 코팅, 딥 코팅 또는 물리적 마찰 공정에 의해 막 필터에 직접 적용할 수 있다. 이러한 미끄러운 코팅을 사용하여, 그들이 고염도 환경하(비처리된 막 필터와 비교하여)에 오염(즉, 슬릿의 차폐) 및 막힘(즉, 슬릿의 봉쇄)를 효과적으로 방지할 수 있고, 이러한 코팅은 우수한 열 안정성, 내약품성(강산 및 알칼리성에 대해), UV 내성 뿐만 아니라 압력 안정성을 제공하도록 조정될 수 있음을 보여주었다.
도 23은 특징적인 크기 D 및 슬릿 개구부 d를 갖는 막 필터 및 상응하는 제조 공정의 개략적인 단면도를 예시한다. 화학적 작용화는 고체 사이의 친화성을 향상시키기 위해 수행할 수 있다. 또한, 단지 2개의 윤활 단계가 이 개략도에 예시되었지만, 다양한 환경적 조건, 예를 들면, 고온/저온, 고압/저압, 고방사선/저방사선 노출 또는 고/저 전단 유동 환경을 위해 조정된 다양한 점도, 융점 및 화학적 조성의 윤활제를 사용하여 복수의 윤활 단계를 적용할 수 있다.
막을 처리하는 하나의 예시적 방법은 이하 상세히 기술된다. 에틸렌 프로필렌 디엔 단량체(EPDM) 막 디스크(1mm 이하 정도의 개구부를 가짐)를 먼저 점도 12.4cSt(실온)의 퍼플루오로폴리에테르, 예를 들면, 듀퐁 크라이톡스 100으로 처리할 수 있다. 윤활제는 이의 낮은 표면 장력 및 저점도에 기인하여, 작은 막 개구부를 포함하여 EPDM 물질을 완전히 습윤시킬 수 있다. 이렇게 전처리된 막을 사용하여, 퍼플루오로폴리에테르의 고점도 윤활제(예: 듀퐁 크라이톡스 105, 실온에서 점도 522cSt)를 막에 적용하여 코팅시킬 수 있다. 이 고점도 윤활제는 방오, 막힘 방지 및 전단 내성 층으로서 작용할 수 있다. 이러한 윤활제는 분무/물리적 마찰 공정에 의해 막에 적용할 수 있다. 팽창된 중합체-처리 막은 물 및 복합 수성 유체에 대해 매우 반발성인 것으로 나타났다. 막은 침수 환경에서 광범위한 시간 동안(즉, 1개월 초과) 사용될 수 있고, 막의 봉쇄를 피하기 위해 무기(예: 염화나트륨) 및 유기 오염(예: 박테리아 바이오필름) 및 막힘 둘 다를 방지하는 것으로 나타났다. 이는 (오염/막힘이 작동일 내에 발생할 수 있는 비팽창 막과 비교하여)막이 막 오염에 기인하는 추가의 에너지 불이익 없이 표적 압력 수준에서 작동하도록 한다. 잠재적인 적용은 통기성 막/튜브(가스 수송용), 폐수 여과, 및 낮은 비용 및 정비가 필요 없는 비오염 기능이 매우 바람직한 미생물 연료 전지를 포함할 수 있다.
실시예 13. 팽창 중합체에 대한 얼음 접착성
본 발명자들은 모델 시스템으로서 액체-PMDS(하이드라이드)가 주입된 폴리디메틸실록산(PDMS)을 사용하여 팽창된 중합체의 얼음 접착 특성을 조사하였다. 구체적으로, PDMS 상의 얼음의 법선 및 접선 접착성은 2kPa 이하이고, 이는 통상적으로 사용되는 엔지니어링 물질보다 2단계 낮은 크기이다(참조: 도 24a). 중합체가 윤활제로 완전 주입/팽창되는 한, 코팅의 두께는 얼음 접착 특성에 영향을 미치지 않는다.
실시예 14. 과량의 실리콘 오일로 팽창된 PDMS 코팅 상의 얼음 접착 (전단) 시험
팽창된 미끄러운 PDMS 필름은 10g의 PDMS 전구체 및 경화제(1:10) 및 4g의 실리콘 오일의 혼합물을 65℃에서 3시간 동안 경화시켜 제조하였다. 이어서, 제조된 필름을 -10℃에서 40% RH와 함께 차거운 플레이트에 배치했다. 10mL의 물방울을 제조된 필름 위에 배치하고, 이를 동결시킨다. 동결된 물방울이 배치된 차거운 플레이트를 1mm/분의 속도로 위쪽으로 이동시켰다. 얼음 강하는 힘 센서에 연결된 목재 로드를 칠 때까지 플레이와 함께 이동시켰다(참조: 도 24b). 센서에 등록된 힘은 표면에 대한 얼음의 접착성과 서로 관련된다. 이미 제조된 기판에 대한 얼음 강하의 전단 접착성을 공정 동안 측정한다. 도 24b에 도시된 바와 같은 이러한 특별한 경우에, 측정된 전단력은 단일 얼음 강하의 경우 45mN이고, 전단 접착성은 약 4 kPa인 것으로 계산된다.
실시예 15. PDMS-라이닝 파이프의 항력 감소
PDMS는 2000rpm에서 1분 동안 10부의 베이스 및 1부의 경화제를 신키 혼합기(Thinky Mixer)에서 혼합하여 제조하였다. 진공 오븐에서, PDMS 혼합물을 실온에서 탈기시킨 다음, -20℃ 냉장고에 저장하였다.
피펫을 이 실험에서 파이프로서 사용하였다. 외경이 평활해질 때까지 내부 파이프를 모래로 닦았다. 외부 및 내부 파이프 모두의 상단부를 다른 장비와의 크기 적합성을 보장하기 위해 미세한 양날 톱을 사용하여 절단했다. PDMS의 경화 후 용이한 제거를 위해 내부 파이프에 테플론계 탈형 스프레이(건식 필름 이형제 MR 311 스프레이)를 분무했다. 내부 파이프를 외부 파이프 내부에 배치시킨 후, 기저부를 파라필름으로 밀봉했다. PDMS를 내부 및 외부 파이프 사이의 공간에 붓고, 라이닝이 파이프 주위에 균일한 두께를 갖는다는 것을 보장하기 위해 상부에 뚜겅을 덮었다. 파이프를 PDMS가 제2 탈기되는 진공 오븐에 배치하였다. 모든 기포가 사라지면, 파이프를 70℃에서 오븐에서 밤새 경화시켰다. PDMS가 경화되면, 내부 파이프를 제거하였다.
PDMS를 팽창시키기 위해, 듀퐁 크라이톡스 퍼플루오로 오일, 실리콘 오일, 점도 5cst의 모멘티브 요소 14 실리콘 오일, 광유, 페코실(Pecosil) FSL-150 및 페코실 FSF-150을 포함하는 다양한 윤활제가 사용되었다. 코팅된 파이프를 우수한 팽창 비를 보장하기 위해 24시간보다 오랫 동안 윤활제에 침지시켰다. 팽창비는 도 29에 예시된 바와 같이 상당히 변하였지만, 모멘티브 요소 14 실리콘 오일이 가장 큰 팽창 정도를 나타냈다.
모멘티브 요소 14 실리콘 오일(가장 큰 팽창 비를 갖는 윤활제)로 팽창된 PDMS-라이닝 파이프의 경사각은 PRO 3600 스탄다(Standa) 디지털 각도기를 사용하여 측정하였다. 파이프를 홀더에 넣고, 탈이온수 액적 10μL를 파이프 내부에 배치했다. 라이닝 파이프를 수동으로 경사시키고, 액적이 슬라이딩하기 시작하는 각도를 경사각으로서 기록하였다. 모멘티브 요소 14 실리콘 오일에의 PDMS-라이닝 파이프의 장기간 노출 동안, 경사각이 더 작아지고, 따라서 미끄럼성은 향상된다. 도 32는 (a) 팽창된-PDMS-라이닝 튜브의 단면 이미지; 및 (b) 실리콘 오일(모멘티브 요소 14 5A)에서 팽창 시간의 함수로서 (a)에서 도시된 튜브 내부의 물방울(10μL)의 슬라이딩 각도를 도시한다.
실시예 16. 제어된 오염물 방출을 위한 팽창된 중합체 장치
오염 필름의 형성 및 지속성은 광범위한 범위의 지역에서 중요한 문제이다. 이에 대처하기 위해, 윤활제-오일 팽창된 중합체 표면으로부터 바이오필름의 제어 방출을 허용하는 새로운 형태의 팽창된 중합체 장치가 제안되고 있다. 도 30a에 개략적으로 도시된 이러한 장치 중의 하나는 중합체의 제2의 (얇은) 층(3)으로 피복된 임프린팅 유체 네트워크(4)를 갖는 중합체의 베이스 층(2)으로 구성된다. 유체 네트워크는 추가의 윤활제를 도입하기 위한 장치의 외부로 확장하는 도입구(1)를 함유한다.
도 31은 도 30a에 도시된 장치의 작동 방법을 도시한다. 전체 장치는 완전히 충전된 유체 네트워크를 사용하여 사용 직전에 윤활제로 팽창시킨다(도 31, 1). 가장 팽창된 중합체를 사용할 때와 같이, 얇은 윤활제 층은 초기에 장치 표면에 존재한다. 이 층이 고갈되고/되거나 오염물 층이 상부에 축적될 경우, 추가의 윤활제를 유체 네트워크를 통해 중심 장치로 주입한다(도 31, 2). 이 윤활제는 중합체 덧층을 통해 확산하고, 표면 윤활제 층을 두껍게 하여 표면으로부터 불필요한 물질을 방출시킨다(도 31, 3). 표면에서 유도된 유체의 흐름, 예를 들면, 유동수는 표면으로부터 오염 물질을 제거할 수 있다(도 31, 4). 이어서, 이 오염물 층은 유동 또는 일부 다른 힘을 도입함으로써 완전히 제거하여 재사용할 준비가 된 깨끗한 표면을 노출시킬 수 있다(도 31, 5).
실리콘 오일 팽창된 PDMS에 대한 지속적인 시아노박테리아 바이오필름의 방출에 대한 예비 결과는 아래에서 윤활제의 첨가가 이러한 형태의 오염물 층을 제거하는 효과적인 방법임을 보여주었다. 바이오필름으로 피복된 평균 면적 %는 윤활제의 첨가전 약 88%로부터 윤활제 첨가 후 약 21%로 감소되었다. 몇몇 경우에, 바이오필름은 단일 조각으로서 완전히 제거되었다.
도 30b는 흡수된 물질의 재윤활화 및 방출이 필요할 경우, 윤활제가 유체 네트워크를 통해 주입될 수 있는 파이프, 튜브 또는 용기에 사용될 수 있는 동일한 장치 원리의 개략도를 도시한다. 윤활제 주입을 위한 통합된 유체 네트워크를 갖는 이러한 팽창된 중합체 장치는 장기간 저장 또는 기능을 필요로 하는 카테터 또는 용기에 적용할 수 있다. 예를 들면, 병 벽과 팽창된 중합체 표면 사이에 통합된 유체 네트워크를 갖는 화장품 병에 이의 기능이 저하될 때 중합체를 팽창시키고 이의 표면에 새로운 윤활제 층을 생성하는 함유된 유체의 오일 성분(예: 올리브유, 코코넛 오일)을 주입할 수 있다. 이 절차는 용기의 저장 또는 작동 시간 동안 다수회 적용할 수 있다. 이 접근법은 또한 융합성 포유동물 세포 층 뿐만 아니라 바이오필름을 포함하지만, 이에 국한되지 않는 전체 순수한 세포 층을 방출시키는 방법으로서 사용될 수도 있다.
당업자는 본 명세서에 기재된 모든 매개 변수와 구성은 예시를 위한 것이며, 실제 매개 변수 및 구성은 본 발명의 시스템 및 방법이 사용되는 특정 분야에 의존한다는 것을 용이하게 이해할 것이다.　 당업자는 통상적인 것에 불과한 실험을 이용하여 본 명세서에 기재된 본 발명의 특정 구현예에 대한 다수의 등가물을 인식하거나 확인할 수 있을 것이다. 따라서, 상기한 구현예는 단지 예로서 제공되고, 본 발명은 구체적으로 설명한 이외의 방법으로 실시할 수 있음을 이해해야 한다.　 본 발명은 본 명세서에 기술되는 각각의 개별 특징, 시스템 또는 방법에 관한 것이다.　 또한,　두 개 이상의 이러한 특징, 시스템 또는 방법의 임의의 조합은, 이러한 특징, 시스템 또는 방법이 서로 모순되지 않는 경우에는, 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (80)

  1. 일반식 PxSy의 초분자 중합체(여기서, P는 공유 가교결합된 중합체이고, S는 상기 중합체 네트워크 내의 초분자 블록이고, 여기서 x+y는 1이고, "y"는 0 내지 1일 수 있다); 및 윤활액을 포함하는 적어도 하나의 표면을 포함하고,
    여기서, 상기 초분자 중합체 및 상기 윤활액은 상기 윤활액이 액체 팽창 중합체의 표면에 미끄러운 윤활층을 형성하기에 충분한 양으로 상기 중합체 물질 내에 흡수되도록 서로 친화성을 갖는, 미끄러운 표면을 갖는 물품.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 중합체 P가 엘라스토머를 포함하는 물품.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 중합체 P가 실리콘 엘라스토머를 포함하는 물품.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 윤활액이 실리콘 오일을 포함하는 물품.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 중합체 P가 플루오로실리콘 엘라스토머를 포함하는 물품.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 윤활액이 과불화탄소를 포함하는 물품.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 중합체 P가 석유계 중합체를 포함하는 물품.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 윤활액이 탄화수소를 포함하는 물품.
  9. 청구항 1에 있어서, 중합체 P가 단순한 중합체 또는 중합체 블렌드 또는 블록 공중합체일 수 있는 물품.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중의 어느 하나에 있어서, 상기 초분자 블록이 하나 이상의 호스트-게스트 상호작용, 배위, π-π 상호작용 및 서로 간에 또는 중합체와의 수소 결합을 제공하는 비공유 결합 블록으로부터 선택되는 물품.
  11. 청구항 1에 있어서, x 및 y가 소정의 팽창비를 제공하도록 선택되고, 팽창비가 윤활액의 존재 및 부재하에 상기 초분자 중합체의 중량 또는 용적의 비인 물품.
  12. 청구항 1에 있어서, x 및 y가 상기 초분자 중합체의 소정의 기계적 특성을 제공하도록 선택되는 물품.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 초분자 중합체 및 상기 윤활액의 wt/wt 비가 10:1 내지 1:10 범위인 물품.
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 초분자 중합체 및 상기 윤활액의 wt/wt 비가 4:1 내지 1:4 범위인 물품.
  15. 청구항 1에 있어서, 상기 초분자 중합체 및 상기 윤활액의 wt/wt 비가 2:1 내지 1:2 범위인 물품.
  16. 청구항 1에 있어서, 상기 윤활액-팽창 중합체 물질이 과량의 윤활액을 포함하고, 상기 과량의 윤활액이 상기 중합체 물질과 함께 윤활액-풍부 도메인에 편재되어 있는 물품.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 윤활액-풍부 도메인이 윤활액의 저장소인 물품.
  18. 청구항 1에 있어서, 상기 흡수된 윤활액이 액체의 저장소인 물품.
  19. 청구항 1에 있어서, 상기 윤활액이 둘 이상의 윤활액을 포함하는 물품.
  20. 청구항 19에 있어서, 제1 윤활액이 제2 윤활액보다 낮은 점도를 갖고, 제2 윤활액이 제1 윤활액보다 낮은 증기압을 갖는 물품.
  21. 청구항 1에 있어서, 상기 윤활액이 무독성인 물품.
  22. 청구항 1에 있어서, 상기 윤활액이 상기 표면으로부터 반발되는 소정의 물질과의 비혼화성 및 비반응성을 위해 추가로 선택되는 물품.
  23. 청구항 22에 있어서, 상기 소정의 물질이 생물학적 물질인 물품.
  24. 청구항 1에 있어서, 상기 윤활액이 낮은 증기압 및/또는 저점도를 갖도록 추가로 선택되는 물품.
  25. 청구항 1 내지 청구항 24 중의 어느 하나에 있어서, 상기 물품이 상기 거친 표면을 포함하는 물품.
  26. 청구항 25에 있어서, 상기 윤활제 층이 상기 거친 표면을 갖는 등각 층을 형성하는 물품.
  27. 청구항 25에 있어서, 상기 윤활제 층이 상기 거친 표면의 코팅 위에 평평한 층을 형성하는 물품.
  28. 청구항 1에 있어서, 상기 초분자 중합체가 상기 표면에 상기 미끄러운 층을 보충하기 위해 추가의 윤활액이 주입될 수 있는 유체 네트워크와 결합되는 물품.
  29. 청구항 28에 있어서, 상기 초분자 중합체가 표면을 피복하는 코팅을 포함하는 유체 네트워크와 결합되는 물품.
  30. 청구항 28에 있어서, 유체 네크워크를 포함하는 상기 초분자 중합체가 이의 내면 또는 외면을 피복하는 파이프 용기 라이너인 물품.
  31. 청구항 1 내지 청구항 30 중의 어느 하나에 있어서, 상기 표면이 물품 위에 코팅 층을 포함하는 물품.
  32. 청구항 31에 있어서, 상기 코팅이 윤활액-팽창 중합체의 둘 이상의 층을 포함하는 물품.
  33. 청구항 32에 있어서, 윤활액-팽창 중합체의 둘 이상의 층이 상이한 특성 및/또는 조성을 갖고, 복잡한 프로그래밍 가능한 코팅을 제공하기 위해 서로의 상부에 배치되는 물품.
  34. 청구항 1 내지 청구항 33 중의 어느 하나에 있어서, 상기 물품은 용기, 의료용 장갑, 막, 필터, 파이프, 튜브, 와이어, 건축, 재료, 도로 표지판 또는 비치클(vechicle)로부터 선택되는 물품.
  35. 물품에 대한 이물질의 접착력을 감소시키는 방법으로서,
    청구항 1 내지 청구항 34 중의 어느 하나에 따르는, 일반식 PxSy의 초분자 중합체(여기서, P는 공유 가교결합된 중합체이고, S는 상기 중합체 네트워크 내의 초분자 블록이고, 여기서 x+y는 1이고, "y"는 0 내지 1일 수 있다); 및 윤활액을 포함하는 적어도 하나의 표면을 포함하는 미끄러운 표면 물품을 갖는 물품을 제공하는 과정; 및
    상기 물품을 이물질을 함유하는 매질과 접촉시키는 과정로서, 여기서, 상기 물품에 대한 상기 이물질의 접착력이 상기 윤활액의 부재하에 상기 물품에 대한 상기 이물질의 접착력보다 작게 하는 과정을 포함하는, 방법.
  36. 청구항 35에 있어서, 상기 초분자 중합체가 흡수된 윤활액의 층, 또는 액체-중합체 복합 덧층(overlayer) 또는 등각 코팅된 윤활액 층을, 상기 중합체 물질의 표면에 유지시키는 방법.
  37. 청구항 35에 있어서, 물리적 손상이 상기 윤활층의 두께에 영향을 미친 후, 상기 윤활액과 상기 중합체 물질 사이의 평형이 상기 윤활제 층을 손상전 두께로 실질적으로 회복시키는 방법.
  38. 청구항 35에 있어서, 상기 윤활액이 상기 윤활액의 표면장력, 상기 윤활액과 상기 이물질의 비혼화성 및 비반응성, 상기 윤활액의 점도, 상기 윤활액의 융점, 상기 윤활액의 상 변화 온도, 상기 윤활액의 증기압 또는 이의 임의의 조합에 기초하여 선택되는 방법.
  39. 청구항 35에 있어서, 상기 이물질이 유체인 방법.
  40. 청구항 35에 있어서, 상기 이물질이 고체, 예를 들면, 얼음인 방법.
  41. 청구항 35에 있어서, 상기 이물질이 생물학적 물질(생체분자, 세포, 체액, 미생물, 조류 등)인 방법.
  42. 청구항 35에 있어서, 상기 이물질이 콜론화가능한(colonizable) 세포를 함유하는 유체를 포함하는 방법.
  43. 청구항 35에 있어서, 상기 초분자 중합체가 유기 또는 무기 물질, 예를 들면, 중합체, 유리, 금속, 산화물, 질화물, 세라믹, 셀룰로즈 (종이) 또는 이의 임의의 조합으로부터 선택된 기판 상에 코팅되거나 적용되는 방법.
  44. 청구항 35에 있어서, 상기 매질이 상기 물품의 표면 위를 이동하는 방법.
  45. 청구항 35에 있어서, 상기 매질이 상기 물품과 정적 접촉하는 방법.
  46. 청구항 35에 있어서, 상기 물품이
    a) 윤활층 또는 액체-중합체 복합 덧층을 포함하는 상기 미끄러운 표면이 내면 및/또는 외면을 피복하는 도관, 파이프 또는 튜브; 또는
    b) 상기 윤활액이 가스켓의 외면을 실질적으로 피복하여 상기 외면 위에 윤활제 층을 형성하거나, 가스켓의 외면에 액체-중합체 복합 덧층을 형성하는 가스켓; 또는
    c) 다수의 관통 구멍을 갖는 막으로서, 각각의 관통 구멍이 액체 또는 기체가 거기를 관통하여 통과하도록 개방되어 있고, 상기 윤활액과 함께 팽창되는 막; 또는
    d) 카테터; 또는
    e) 바이오 연료 방출 트레이, 주사가능한 카테터 또는 보충가능한 용기의 형태로 존재할 수 있는 추가의 윤활제를 도입하기 위한 통합된 유체 네트워크를 갖는 중합체; 또는
    f) 자기 조절 파이프를 포함하는, 방법.
  47. 청구항 35에 있어서, 바이오필름 형성의 70% 초과 또는 80% 초과 또는 90% 초과 또는 95% 초과 또는 99% 감소가 동적 유동하에서 1시간 또는 2시간 또는 8시간 또는 1일 또는 2일 또는 5일 또는 1주일 또는 1개월 후에 상기 미끄러운 표면에서 관찰되는 방법.
  48. 청구항 35항에 있어서, 콜론화가능한 세포 또는 미생물에 의한 상기 미끄러운 표면의 40% 미만 또는 30% 미만 또는 20% 미만 또는 15% 미만 또는 10% 미만 또는 5% 미만 표면 피복이 정적 노출하에서 1일 또는 2일 또는 5일 또는 1주일 또는 2주일 또는 16일 후에 상기 미끄러운 표면에서 관찰되는 방법.
  49. 유체 도관에서 직경 및 압력 강하를 제어하는 방법으로서,
    제1 두께를 갖고, 미끄러운 층으로 적어도 부분적으로 라이닝된 도관을 제공하는 과정로서, 상기 미끄러운 층은 일반식 PxSy의 초분자 중합체(여기서, P는 공유 가교결합된 중합체이고, S는 상기 중합체 네트워크 내의 초분자 블록이고, 여기서 x+y는 1이고, "y"는 0 내지 1일 수 있다); 및 윤활액을 포함하고, 여기서 상기 초분자 중합체 및 상기 윤활액은 상기 윤활액이 상기 윤활액-팽창 중합체의 표면에 미끄러운 층을 형성하기에 충분한 양으로 상기 중합체 물질 내에 흡수되도록 서로 친화성을 갖도록 하는 과정,
    도관을 통해 유체를 유동시키는 과정로서, 여기서 상기 미끄러운 층의 두께는 상기 미끄러운 층이 윤활제를 흡수하거나 손실함에 따라 경시적으로 증가하거나 감소하고, 직경 및 직경을 교차하는 압력 강하가 소정의 값 이내로 제어될 수 있도록 하는 과정을 포함하는, 방법.
  50. 표면으로부터 침착물을 제거하는 방법으로서,
    미끄러운 층으로 적어도 부분적으로 피복된 표면을 제공하는 과정로서, 상기 미끄러운 층은 일반식 PxSy의 초분자 중합체(여기서, P는 공유 가교결합된 중합체이고, S는 상기 중합체 네트워크 내의 초분자 블록이고, 여기서 x+y는 1이고, "y"는 0 내지 1일 수 있다); 및 윤활액을 포함하고, 여기서 상기 초분자 중합체 및 상기 윤활액은 상기 윤활액이 상기 윤활액-팽창 중합체의 표면에 미끄러운 층을 형성하기에 충분한 양으로 상기 중합체 물질 내에 흡수되도록 서로 친화성을 갖도록 하는 과정,
    상기 미끄러운 층은 층 전반을 통해 배치되고, 흡입구를 갖는 유체 채널의 네트워크를 포함하며;
    윤활액을 상기 흡입구를 통해 상기 유체 체널로 도입하는 과정로서, 여기서 윤활액은 상기 초분자 중합체에 의해 흡수되고, 상기 미끄러운 표면에는 상기 표면으로부터 침착물의 접착을 감소시키는 추가의 윤활액이 제공되는 과정을 포함하는, 방법.
  51. 청구항 50에 있어서, 상기 표면에 대한 접착력이 감소된 침착물을 제거하기 위해 상기 표면을 세척하는 과정을 추가로 포함하는 방법.
  52. 미생물 이동을 방지하는 것을 목적으로 하는 영역 근처에 장벽을 제공하는 과정을 포함하는 미생물의 이동을 방지하는 방법으로서,
    상기 장벽은 미끄러운 층을 포함하고, 상기 미끄러운 층은 일반식 PxSy의 초분자 중합체(여기서, P는 공유 가교결합된 중합체이고, S는 상기 중합체 네트워크 내의 초분자 블록이고, 여기서 x+y는 1이고, "y"는 0 내지 1일 수 있다); 및 윤활액을 포함하고, 여기서 상기 초분자 중합체 및 상기 윤활액은 상기 윤활액이 상기 윤활액-팽창 중합체의 표면에 미끄러운 층을 형성하기에 충분한 양으로 상기 중합체 물질 내에 흡수되도록 서로 친화성을 갖도록 하는, 방법.
  53. 발수성, 비접착성, 자가-세정성 및 낮은 마찰 표면을 형성하는 방법으로서,
    경화성 중합체를 포함하는 유동성 전구체 조성물을 표면에 적용하는 과정; 및
    상기 중합체의 경화를 개시하여 경화된 중합체를 형성하는 과정; 및
    경화 전후에, 윤활액을 상기 유동성 전구체 조성물에 혼합하는 과정로서, 여기서 상기 윤활액과 경화된 중합체가 함께 경화된 중합체 위에서 또는 중합체 내에서 안정화된 윤활액의 코팅을 형성하는 과정을 포함하는, 방법.
  54. 청구항 53에 있어서, 상기 경화된 중합체가 일반식 PxSy의 초분자 중합체(여기서, P는 공유 가교결합된 중합체이고, S는 상기 중합체 네트워크 내의 초분자 블록이고, 여기서 x+y는 1이고, "y"는 0 내지 1일 수 있다)인 방법.
  55. 청구항 53에 있어서, 상기 유동성 전구체 조성물이 스프레이 페인팅, 딥 코팅, 스핀 코팅, 스크린 인쇄, 스탬핑, 유동 코팅, 잉크젯 인쇄, 3D 인쇄 또는 펜을 사용한 써넣기(writing)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 기술을 사용하여 표면에 적용되는 방법.
  56. 청구항 53에 있어서, 상기 반대편의 표면이 접착성 물질을 갖는 방법.
  57. 청구항 53에 있어서, 상기 표면이 거친 표면이고, 상기 유동성 전구체 조성물이 기저의 표면 거칠기를 피복하는 두께로 적용되고, 평평한 오버코팅 표면을 형성하는 방법.
  58. 청구항 53에 있어서, 상기 표면이 거친 표면이고, 상기 유동성 전구체 조성물이 상기 거친 표면의 지형에 따른 등각 층을 형성하는 두께로 적용되는 방법.
  59. 청구항 53에 있어서, 상기 윤활액을 혼합하는 과정이 상기 중합체 전구체의 경화 후에 일어나는 방법.
  60. 청구항 59에 있어서, 상기 경화된 중합체의 표면을 작용화하여 윤활액의 혼합 전에 상기 윤활액과의 친화성을 갖는 표면을 제공하는 과정을 추가로 포함하는 방법.
  61. 청구항 53에 있어서, 상기 표면이 화학적으로 작용화되거나 활성화되어 상기 경화된 중합체와의 접착성을 제공하는 방법.
  62. 청구항 53에 있어서, 상기 경화된 중합체 상에서 또는 중합체 내에서 안정화된 상기 윤활액이 수성 액체에 대해 반발성이 있도록 선택되는 방법.
  63. 청구항 53에 있어서, 상기 경화된 중합체 상에서 또는 중합체 내에서 안정화된 상기 윤활액이 유기 액체에 대해 반발성이 있도록 선택되는 방법.
  64. 청구항 53에 있어서, 상기 유동성 전구체 조성물이 연속 공정으로 적용되는 방법.
  65. 청구항 53에 있어서, 상기 표면이 접착성 뒷 표면인 방법.
  66. 발수성, 비접착성, 자가-세정성 및 낮은 마찰 표면을 형성하는데 사용하기 위한 시스템으로서,
    큰 표면적 상에 코팅으로서 적용할 수 있는, 경화성 예비중합체를 포함하는 유동성 전구체 조성물;
    상기 경화된 전구체 조성물과 코팅을 형성할 수 있는 윤활액(여기서, 상기 윤활액 및 경화된 중합체는 경화된 중합체 상에서 또는 중합체 내에서 안정화된 윤활액의 코팅을 함께 형성한다); 및
    상기 전구체 조성물을 발수성, 비접착성, 자가-세정성 및/또는 낮은 마찰 표면을 수득할 목적으로 표면에 적용하기 위한 지침서를 포함하는, 시스템.
  67. 청구항 66에 있어서, 상기 예비중합체가 퍼플루오로알킬 단량체 또는 올리고머를 포함하는 시스템.
  68. 청구항 66에 있어서, 상기 경화제가 자외선 에너지 활성화, 화학적 활성화, 열 에너지 활성화 및 수분 활성화 경화제로부터 선택되는 시스템.
  69. 청구항 66에 있어서, 상기 윤활제가 불화 윤활제(액체 또는 오일), 실리콘, 광유, 식물성 오일, 물 (또는 생리학적으로 적합한 용액을 포함하는 수용액), 이온성 액체, 폴리알파-올레핀(PAO), 합성 에스테르, 폴리알킬렌 글리콜(PAG), 포스페이트 에스테르, 알킬화 나프탈렌(AN) 및 실리케이트 에스테르로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 시스템.
  70. 청구항 66에 있어서, 상기 전구체 조성물 또는 상기 윤활제가 기계적 특성 또는 거칠기를 향상시키고 광학적 특성 또는 점도를 조절하기 위해 소분자 또는 나노입자 충전제, 예를 들면, 산화방지제, UV-안정화제, 발포제 또는 소포제, 안료, 핵 형성제 및 충전제로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함하는 시스템.
  71. 청구항 66에 있어서, 윤활제가 상기 전구체 조성물과의 혼합물로서 제공되는 시스템.
  72. 청구항 66에 있어서, 윤활제가 상기 전구체 조성물과 별도로 제공되는 시스템.
  73. 청구항 72에 있어서, 상기 지침서가 상기 전구체 조성물의 경화 후 상기 윤활제의 적용을 위하여 제공하는 시스템.
  74. 청구항 66에 있어서, 상기 중합체 전구체가 경화될 때 액정 특성을 제공하도록 선택되는 시스템.
  75. 막힘 및 오염에 내성인 막으로서,
    팽창성 중합체를 포함하고, 각각의 관통 세공이 액체 또는 기체가 거기를 관통하여 통과하도록 개방되어 있고, 상기 막 두께를 통해 배치된 적어도 하나의 세공을 갖는 막; 및
    제1 점도를 갖고, 윤활제 층을 제공하기 위한 적어도 하나의 세공을 포함하는 상기 막의 적어도 외부 층에 가용화된 제1 윤활액을 포함하는, 막.
  76. 청구항 75에 있어서, 제2 점도를 갖고, 상기 막의 윤활제 팽창 중합체 위에 액체 층을 형성하는 제2 윤활액을 추가로 포함하는 막.
  77. 청구항 75에 있어서, 상기 막이 팽창성 중합체로부터 형성되는 막.
  78. 청구항 75에 있어서, 상기 막이 팽창성 중합체를 포함하는 코팅을 포함하는 막.
  79. 청구항 75에 있어서, 상기 세공이 직경 1㎛ 내지 1mm 정도의 상기 막 필터의 개구부/슬릿을 포함하는 막.
  80. 청구항 75에 있어서, 상기 제2 점도가 상기 제1 점도보다 더 큰 막.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190056018A (ko) * 2017-11-16 2019-05-24 한양대학교 산학협력단 미끄러운 표면을 갖는 필름의 제조방법
WO2019078621A3 (ko) * 2017-10-17 2019-07-04 한양대학교 산학협력단 미끄러운 표면을 갖는 물품을 제조하기 위한 코팅용 조성물
KR20200042559A (ko) * 2018-10-15 2020-04-24 한양대학교 산학협력단 미끄러운 표면을 갖는 물품을 제조하기 위한 코팅용 조성물
KR20200102475A (ko) * 2018-01-16 2020-08-31 도요세이칸 그룹 홀딩스 가부시키가이샤 계면활성제 함유 제품용 포장재
KR20200108594A (ko) * 2019-03-11 2020-09-21 한양대학교 산학협력단 복사 냉방 필름용 조성물 및 이를 이용하여 제조된 복사 냉방 필름
KR20210029747A (ko) * 2018-10-15 2021-03-16 한양대학교 산학협력단 미끄러운 표면을 갖는 물품을 제조하기 위한 코팅용 조성물
KR102466309B1 (ko) * 2022-05-23 2022-11-17 (주)아모스아인스가구 가구용 금속프레임 코팅제

Families Citing this family (111)

* 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
US10689178B2 (en) * 2012-07-13 2020-06-23 Toyo Seikan Group Holdings, Ltd. Packing container having excellent slipping property for the content
MX2015007145A (es) * 2012-12-05 2016-03-21 Univ Danmarks Tekniske Polimeros electroactivos dielectricos compuestos de una estructura supramolecular ionica.
WO2014093472A1 (en) * 2012-12-13 2014-06-19 Volcano Corporation Rotational catheter with extended catheter body drive shaft support
LT3065793T (lt) 2013-11-08 2021-05-10 Hollister Incorporated Kateteriai su oleofiline danga
WO2015119943A1 (en) * 2014-02-07 2015-08-13 E. I. Du Pont De Nemours And Company Ice-phobic compositions
US10876025B2 (en) * 2014-03-14 2020-12-29 Hrl Laboratories, Llc Bugphobic and icephobic compositions with liquid additives
US10125227B2 (en) * 2014-03-14 2018-11-13 Hrl Laboratories, Llc Segmented copolymer compositions and coatings incorporating these compositions
US9968965B2 (en) * 2014-04-25 2018-05-15 Toyo Seikan Group Holdings, Ltd. Structure having liquid film on the surface thereof
JP6765367B2 (ja) * 2014-05-30 2020-10-07 コモンウェルス サイエンティフィック アンド インダストリアル リサーチ オーガニゼーション 凍着低減ポリマー
BR112016027902B1 (pt) 2014-05-30 2021-10-19 Commonwealth Scientifc And Industrial Research Organisation Prepolímeros de poli-isocianato de silsesquioxanos oligoméricos poliédricos fluorados e de siloxano de fposs, polímero, formulação de polímero, revestimento, objeto, e, método para conferir propriedades redutoras de gelo a pelo menos uma porção de uma superfície externa de um objeto
JP6245714B2 (ja) 2014-06-24 2017-12-13 国立研究開発法人産業技術総合研究所 湿潤ゲル及びその製造方法
FR3022757A1 (fr) * 2014-06-25 2016-01-01 Seb Sa Article culinaire muni d'un revetement antiadhesif comprenant une surface mobile a chaud
EP3194012A4 (en) 2014-09-19 2018-09-12 Children's Medical Center Corporation Apparatuses for cleaning catheter ports
KR20170077162A (ko) 2014-10-28 2017-07-05 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 반발 표면을 포함하는 스프레이 적용 시스템 구성 요소 및 방법
US20170333941A1 (en) * 2014-10-28 2017-11-23 President And Fellows Of Harvard College High energy efficiency phase change device using convex surface features
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
WO2016137665A1 (en) * 2015-02-27 2016-09-01 Zogenix, Inc. Needle-free injectors comprising sound suppression
WO2016176350A1 (en) * 2015-04-27 2016-11-03 The Regents Of The University Of Michigan Durable icephobic surfaces
WO2016179588A1 (en) * 2015-05-07 2016-11-10 President And Fellows Of Harvard College Dynamic immiscible liquid interfaces for cell sheet detachment
EP3115421B1 (de) * 2015-07-06 2021-03-03 Airbus Defence and Space GmbH Aktive anti-eis-beschichtung, beschichtungsmaterial sowie herstellverfahren zum herstellen derselben
DE102015111052A1 (de) * 2015-07-08 2017-01-26 Parat Beteiligungs Gmbh Bauelement, Verfahren zu dessen Herstellung, und spritzfähiges Material
US11168276B2 (en) * 2015-08-28 2021-11-09 Battelle Memorial Institute Reinforced composites with repellent and slippery properties
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
WO2017057389A1 (ja) * 2015-09-29 2017-04-06 テルモ株式会社 医療用長尺体
US20180207867A1 (en) * 2015-10-02 2018-07-26 NEXA3D Inc. Method and apparatus for photo-curing photo-sensitive materials for the formation of three-dimensional objects in a tank with a flexible, self-lubricating substratum
ITUB20154169A1 (it) * 2015-10-02 2017-04-02 Thelyn S R L Metodo e apparato di foto-indurimento a substrato auto-lubrificante per la formazione di oggetti tridimensionali.
BR112018008646A2 (pt) 2015-10-28 2018-10-30 3M Innovative Properties Co componentes de um sistema de aplicação de aspersões que compreende uma superfície repelente e métodos
EP3368618B1 (en) 2015-10-28 2020-11-25 3M Innovative Properties Company Articles subject to ice formation comprising a repellent surface
US11197726B2 (en) * 2015-11-06 2021-12-14 Iowa State University Research Foundation, Inc. Microrobotic tentacles with spiral bending capability based on shape-engineered elastomeric microtubes and methods of manufacturing same
US10316712B2 (en) 2015-12-18 2019-06-11 Exxonmobil Research And Engineering Company Lubricant compositions for surface finishing of materials
US20170183529A1 (en) * 2015-12-28 2017-06-29 Armstrong World Industries, Inc. Self-leveling putty compositions
US10577511B2 (en) 2016-01-20 2020-03-03 Battelle Memorial Institute Stretchable hydrophobic materials and methods for making the same
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
EP3489010B1 (en) 2016-04-05 2020-06-10 Adaptive Surface Technologies, Inc. Curable polysiloxane compositions and slippery materials and coatings and articles made therefrom
CN105826612B (zh) * 2016-04-19 2019-04-05 宁德新能源科技有限公司 一种二次锂电池的封边方法
WO2017189475A1 (en) 2016-04-26 2017-11-02 3M Innovative Properties Company Articles subject to ice formation comprising a repellent surface comprising a siloxane 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
EP3455134A4 (en) * 2016-05-09 2020-01-22 Eric Loth METHODS AND SYSTEMS FOR LUBRICATING LUBRICATING ELASTOMERIC COATINGS
KR102377461B1 (ko) 2016-05-31 2022-03-23 노오쓰웨스턴 유니버시티 3차원 물체의 제조 방법 및 그의 장치
US11174418B2 (en) * 2016-06-27 2021-11-16 William Marsh Rice University Fluorine and hydrogen-based adhesive compositions and methods of making the same
US20190168258A1 (en) * 2016-07-27 2019-06-06 Adaptive Surface Technologies, Inc. Compositions and methods for creating functionalized, roughened surfaces and methods of creating repellant surfaces
WO2018039084A1 (en) * 2016-08-20 2018-03-01 The Regents Of The University Of California High-throughput system and method for the temporary permeablization of cells
WO2018039582A1 (en) 2016-08-25 2018-03-01 University Of Florida Research Foundation, Inc. Lubricious structures, methods of making them, and methods of use
JP6769801B2 (ja) * 2016-09-21 2020-10-14 日東電工株式会社 発泡部材、電気電子機器、及び発泡体の製造方法
JP6701535B2 (ja) * 2016-10-04 2020-05-27 日産自動車株式会社 防汚構造体
WO2018085758A1 (en) * 2016-11-07 2018-05-11 Dscales, Llc System for printing three dimensional objects using a liquid-matrix support
CN115925275A (zh) * 2016-11-18 2023-04-07 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
KR102155040B1 (ko) * 2016-12-13 2020-09-11 다이킨 고교 가부시키가이샤 방오성 물품
EP3562893A4 (en) * 2016-12-28 2020-07-29 Bio-Rad Laboratories, Inc. MODIFICATION OF SURFACE PROPERTIES OF MICROFLUIDIC DEVICES
EP3564324B1 (en) * 2016-12-29 2020-06-03 Fundacion Cidetec Coatings having repellent function and use thereof
JP6786083B2 (ja) * 2017-01-12 2020-11-18 日産自動車株式会社 防汚塗膜の製造方法及び防汚塗膜
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
CN108192358A (zh) * 2017-03-13 2018-06-22 赵�卓 3d打印用石蜡类型支撑材料及其制备方法
CN108854854B (zh) * 2017-05-16 2021-07-20 厦门大学 一种功能流体门控系统
EP3638330B1 (en) 2017-05-30 2021-08-25 SuSoS AG Device having a switchable wet-dry lubricating coating
US10572011B2 (en) * 2017-06-30 2020-02-25 Microsoft Technology Licensing, Llc Haptic feedback system
CA3067661A1 (en) * 2017-07-06 2019-01-10 Queen's University At Kingston Uv-curable anti-smudge and anti-graffiti compositions
US11499079B2 (en) * 2017-10-16 2022-11-15 University Of Houston System Viscoelastic icephobic surfaces
US11884946B2 (en) * 2017-11-06 2024-01-30 University Of Massachusetts Generation of stable protein films using fluorous solvent
US10927230B2 (en) * 2018-01-26 2021-02-23 City University Of Hong Kong Method for preparing composite materials
WO2019152081A1 (en) * 2018-01-31 2019-08-08 Hrl Laboratories, Llc Bugphobic and icephobic compositions with fluid additives
CN108130178B (zh) * 2018-01-31 2021-03-23 厦门六烯科技有限公司 一种氟化石墨烯增强润滑油及其制备方法
US11965112B2 (en) 2018-03-05 2024-04-23 The Regents Of The University Of Michigan Anti-icing surfaces exhibiting low interfacial toughness with ice
WO2019183295A1 (en) * 2018-03-20 2019-09-26 President And Fellows Of Harvard College Designs for tympanostomy conduits or subannular ventilation conduits and other medical and fluidic conduits
KR20200131896A (ko) 2018-03-20 2020-11-24 그라파이트 이노베이션 앤드 테크놀로지스 인크. 습한 환경에서 사용하기 위한 다기능성 코팅
JPWO2019187860A1 (ja) * 2018-03-30 2021-04-08 テルモ株式会社 医療器具および医療器具の製造方法
US20210024847A1 (en) * 2018-03-30 2021-01-28 Adaptive Surface Technologies, Inc. Compositions of polymer composites for effluents delivery and applications thereof
CA3098872A1 (en) * 2018-05-14 2019-11-21 The Penn State Research Foundation Slippery surfaces on common substrates
US11535772B2 (en) * 2018-06-08 2022-12-27 Adaptive Surface Technologies, Inc. Sidechain functionalized organosiloxanes, coating compositions containing sidechain functionalized organosiloxanes, coated articles, and methods of making and methods of use thereof
US11214707B2 (en) * 2018-09-21 2022-01-04 The Boeing Company Compositions and methods for fabricating coatings
EP3924721B1 (en) * 2019-02-12 2024-06-05 Elantas Europe Srl Agent and composition for diagnosing stress and fatigue, and its use
CN113543815B (zh) 2019-03-15 2024-05-10 埃科莱布美国股份有限公司 减少食品制备、储存或加工设备上的微生物生长
EP3993841A1 (en) 2019-07-03 2022-05-11 Ecolab USA, Inc. Touch screen display surface sanitization using antimicrobial light
CN110408458A (zh) * 2019-07-19 2019-11-05 南京理工大学 一种实现固液界面自润滑和高摩擦可逆的方法
US11274227B1 (en) * 2019-08-06 2022-03-15 Oceanit Laboratories, Inc. Oil and water resistant low adhesion surface treatment and coatings
US11883558B2 (en) 2019-09-13 2024-01-30 Spotless Materials Inc. Formulations and processes to generate repellent surfaces on medical devices
CN110511810A (zh) * 2019-09-25 2019-11-29 汉能（青岛）润滑科技有限公司 一种超高温链条油组合物及其制备方法
CN110841170B (zh) * 2019-11-13 2020-09-29 中国科学院兰州化学物理研究所 一种层状润滑导管及其制备方法
CN114667163B (zh) 2019-11-26 2024-04-05 埃科莱布美国股份有限公司 使用抗微生物光对机器人食品设备进行自动化消毒
KR102316544B1 (ko) * 2019-12-04 2021-10-22 포항공과대학교 산학협력단 지방산 아미드 함유 중합체 기반의 올레오젤 및 이의 제조방법
JPWO2021117538A1 (ko) 2019-12-09 2021-06-17
US20230028815A1 (en) * 2019-12-20 2023-01-26 Board Of Trustees Of Michigan State University Omniphobic Composiitons with Nanofiller Additives, Related Articles, and Related Methods
KR20210086266A (ko) * 2019-12-31 2021-07-08 숙명여자대학교산학협력단 코팅조성물, 이를 이용한 코팅방법 및 자가 계층화 코팅표면
CN111234613A (zh) * 2020-03-13 2020-06-05 西北大学 一种流体输运的柔性透明超滑管道内壁涂层及其制备方法
CN111393987A (zh) * 2020-04-09 2020-07-10 天津大学 一种自修复润滑性防覆冰涂层及其制备方法
JPWO2022009792A1 (ko) * 2020-07-08 2022-01-13
US11825845B2 (en) 2020-07-30 2023-11-28 Wisconsin Alumni Research Foundation Slippery liquid-infused porous surfaces that release hydrophilic and hydrophobic agents
CN111849112B (zh) * 2020-08-07 2021-08-17 中国科学院长春应用化学研究所 一种超疏水苯乙烯类热塑性弹性体材料、其制备方法、输注医疗器材及应用
US11413819B2 (en) 2020-09-03 2022-08-16 NEXA3D Inc. Multi-material membrane for vat polymerization printer
CN111944091B (zh) * 2020-09-09 2022-01-18 中国科学院兰州化学物理研究所 一种基于半聚合的离子液体灌注的超滑表面的制备方法
CN112478043B (zh) * 2020-11-19 2021-08-31 江苏科技大学 一种基于仿河鲀体刺的角度可调减阻装置
CN112646199B (zh) * 2020-12-03 2022-08-12 嘉宝莉化工集团股份有限公司 一种胶囊型疏水丙烯酸酯乳液、胶囊结构及其制备方法和应用
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
CN112876982A (zh) * 2021-01-18 2021-06-01 中国科学院海洋研究所 一种在金属上制备高稳定仿生超滑表面的方法
CN112899054B (zh) * 2021-01-25 2022-05-03 西北师范大学 一种石墨烯-聚合物纳米复合水基润滑添加剂及其制备方法和应用
US20240099985A1 (en) * 2021-01-29 2024-03-28 Ohio State Innovation Foundation Liquid crystal-infused porous surfaces and methods of making and use thereof
GB2603487A (en) * 2021-02-04 2022-08-10 Stewart Callum Composition
CN113046164B (zh) * 2021-03-30 2022-05-17 扬州工业职业技术学院 一种环境响应型水基润滑剂及其制备方法
CN113181424B (zh) * 2021-04-01 2022-03-25 中国科学院兰州化学物理研究所 一种超分子水凝胶复合润滑抗菌涂层材料的制备方法
GB202107626D0 (en) * 2021-05-28 2021-07-14 Univ Durham Liquid repellent slippery surfaces and methods of preparations thereof
CN113980511B (zh) * 2021-10-27 2022-07-12 中国科学院兰州化学物理研究所 一种含油自润滑材料及其应用
JP2023104614A (ja) * 2022-01-18 2023-07-28 株式会社日立ハイテク 防汚性部材および防汚性部材の製造方法
CN114672045A (zh) * 2022-04-28 2022-06-28 广州大学 一种超疏水纤维素粒子的无溶剂合成方法
CN114920982B (zh) * 2022-05-16 2023-04-28 西南民族大学 一种表面液膜自更新的光滑液体灌注多孔涂层
KR20230161904A (ko) * 2022-05-19 2023-11-28 주식회사 엘지화학 오염 방지 표면을 구비한 물품 및 오염 방지 표면 형성 방법
CN115814143B (zh) * 2022-09-30 2024-01-30 西安交通大学 抗粘连抗菌缝合线、抗凝抗菌钛镍合金材料及制备方法
CN115591023B (zh) * 2022-09-30 2023-09-22 西安交通大学 一种具有自润滑层的减阻结构、人工关节及制备方法
CN115521708B (zh) * 2022-10-20 2023-06-23 陕西科技大学 一种基于聚二甲基硅氧烷聚合物分子刷的超润滑涂层及其制备方法
CN116179079B (zh) * 2023-03-14 2024-03-22 清华大学 一种抗冰涂层及其制备方法和应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62252477A (ja) * 1986-04-24 1987-11-04 Chugoku Toryo Kk 着氷雪防止塗料組成物
WO1993017077A1 (en) * 1992-02-21 1993-09-02 Dunton Ronald K Poly(fluorinated ethylene) coatings
JPH05229402A (ja) * 1992-02-19 1993-09-07 Railway Technical Res Inst 着雪氷防止体
JPH0812816A (ja) * 1993-04-15 1996-01-16 Cobe Lab Inc 生物医学的応用に向く内部潤滑エラストマー

Family Cites Families (136)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL254721A (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
JPS5126119A (ja) 1974-08-27 1976-03-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Rinteninsatsukiniokeru oriki
US4386170A (en) * 1980-10-31 1983-05-31 Dow Corning Corporation Curable fluorinated silicone elastomer
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
EP0166998B1 (en) 1984-06-04 1991-05-08 TERUMO KABUSHIKI KAISHA trading as TERUMO CORPORATION Medical instrument and method for making
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
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
DE69231787T2 (de) 1991-01-28 2001-08-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd Medizinischer Artikel und Verfahren zu seiner Herstellung
CA2060294C (en) 1991-02-06 2000-01-18 Kazufumi Ogawa Chemically absorbed film and method of manufacturing the same
JPH04268335A (ja) * 1991-02-25 1992-09-24 Terumo Corp 高含水ヒドロゲル
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.
WO1993015254A1 (en) 1992-01-27 1993-08-05 Daikin Industries, Ltd. Treatment agent for fiber product, method of treating fiber product, and fiber product treated thereby
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
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
WO1999063022A1 (fr) 1998-06-04 1999-12-09 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. Procede pour produire un article recouvert d'un film hydrofuge, article recouvert d'un film hydrofuge, et composition liquide pour revetement a base d'un film hydrofuge
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
AU2001253456A1 (en) 2000-04-13 2001-10-30 Emory University Antithrombogenic membrane mimetic compositions and methods
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
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
US8541060B2 (en) 2006-10-19 2013-09-24 Northwestern University Surface-independent, surface-modifying, multifunctional coatings and application thereof
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
WO2005014742A1 (en) 2003-07-22 2005-02-17 Leibniz-Institut Für Neue Materialien Gemeinnützige Gmbh Liquid-repellent coating composition and coating having high alkali resistance
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
DK1809345T3 (da) * 2004-10-07 2009-07-13 Coloplast As Medikoindretning med en vædet hydrofil coating
BRPI0608506A2 (pt) 2005-03-18 2010-01-05 Cinv Ag processo para preparação de materiais metálicos porosos sinterizados
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
CN101198542A (zh) 2005-04-22 2008-06-11 塞尔顿技术公司 包括碳纳米管的产品及使用所述碳纳米管净化流体的方法
EP1907482B1 (en) * 2005-05-04 2011-06-08 SupraPolix B.V. Hydrogen bonded hydrogels
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
US7842403B2 (en) * 2006-02-23 2010-11-30 Atotech Deutschland Gmbh Antifriction coatings, methods of producing such coatings and articles including such coatings
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
JP2009544807A (ja) 2006-07-25 2009-12-17 フジフィルム ハント スマート サーフェイシーズ，エルエルシー ポリシロキサンベースのｉｎｓｉｔｕポリマー混合物−組成物、物品およびその調整方法
DE102006037067B4 (de) 2006-08-08 2011-06-16 Metoxit Ag Verfahren zum Herstellen eines Implantats mit einer porösen, keramischen Oberflächenschicht
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
EP2111482A2 (en) 2007-02-13 2009-10-28 Cinvention Ag Medical devices with extended or multiple reservoirs
CN101675156A (zh) 2007-03-29 2010-03-17 犹他州立大学研究基金会 使用具有生物衍生官能团的载体用于从流体中除去污染物的材料以及形成和使用该材料的方法
JPWO2008120505A1 (ja) 2007-03-29 2010-07-15 コニカミノルタホールディングス株式会社 撥水性物品と建築用窓ガラス及び車両用窓ガラス
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
CN101918621B (zh) 2007-10-03 2012-08-15 阿山特斯有限公司 制造具有杀生物性能的金属的方法
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
WO2009128883A1 (en) * 2008-04-16 2009-10-22 Dow Corning Corporation Preparation of silicone microemulsions
US7841022B2 (en) 2008-07-15 2010-11-30 Luthai Textile Co., Ltd. Garment having various functional finishes
WO2011009096A1 (en) * 2009-07-16 2011-01-20 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
US8629210B2 (en) 2008-10-10 2014-01-14 Ndsu Research Foundation Zwitterionic/amphiphilic pentablock copolymers and coatings therefrom
ES2432388T3 (es) 2008-12-05 2013-12-03 Semprus Biosciences Corporation Composiciones antiincrustantes, antimicrobianas y antitrombogénicas de injerto desde la superficie
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
US20120052241A1 (en) 2009-02-17 2012-03-01 The Board Of Trustees Of The University Of Illinoi S Flexible Microstructured Superhydrophobic Materials
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
JP5679215B2 (ja) * 2009-04-23 2015-03-04 学校法人日本大学 逆紐状ミセルから成るオイルゲル
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
WO2011005200A1 (en) 2009-07-10 2011-01-13 Milux Holding S.A. Joint device and method
FR2950351B1 (fr) * 2009-09-23 2011-11-18 Arkema France Composition comprenant un melange d'elastomere et de polymere supramoleculaire
EP2490663B1 (en) 2009-10-23 2017-09-20 Dow Corning Corporation Silicone compositions comprising a swollen silicone gel
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
WO2011156603A2 (en) * 2010-06-09 2011-12-15 Semprus Biosciences Corp. Articles having non-fouling surfaces and processes for preparing the same without altering bulk physical properties
JP5240251B2 (ja) 2010-08-06 2013-07-17 ダイキン工業株式会社 梱包材
CN103180421B (zh) 2010-10-25 2015-07-22 Skf公司 含纤维的干润滑剂以及使用该干润滑剂的方法
US9850379B2 (en) * 2010-11-08 2017-12-26 Naihong Li Gels and hydrogels
US20120141052A1 (en) 2010-12-05 2012-06-07 New Hampshire Ball Bearings, Inc. Self lubricated bearing compositions and methods of making the same
CA2825008C (en) 2011-01-19 2020-10-13 President And Fellows Of Harvard College Slippery surfaces with high pressure stability, optical transparency, and self-healing characteristics
CA2825012C (en) 2011-01-19 2021-03-23 President And Fellows Of Harvard College Slippery liquid-infused porous surfaces and biological applications thereof
AU2011374899A1 (en) 2011-08-05 2014-02-20 Massachusetts Institute Of Technology Devices incorporating a liquid - impregnated surface
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
EP2802630B1 (en) 2012-01-10 2018-05-30 President and Fellows of Harvard College Modification of surfaces for fluid and solid repellency

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62252477A (ja) * 1986-04-24 1987-11-04 Chugoku Toryo Kk 着氷雪防止塗料組成物
JPH05229402A (ja) * 1992-02-19 1993-09-07 Railway Technical Res Inst 着雪氷防止体
WO1993017077A1 (en) * 1992-02-21 1993-09-02 Dunton Ronald K Poly(fluorinated ethylene) coatings
JPH0812816A (ja) * 1993-04-15 1996-01-16 Cobe Lab Inc 生物医学的応用に向く内部潤滑エラストマー

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019078621A3 (ko) * 2017-10-17 2019-07-04 한양대학교 산학협력단 미끄러운 표면을 갖는 물품을 제조하기 위한 코팅용 조성물
US11225628B2 (en) 2017-10-17 2022-01-18 Industry-University Cooperation Foundation Hanyang University Coating composition for producing article having slippery surface
US11655430B2 (en) 2017-10-17 2023-05-23 Industry-University Cooperation Foundation Hanyang University Coating composition for producing article
KR20190056018A (ko) * 2017-11-16 2019-05-24 한양대학교 산학협력단 미끄러운 표면을 갖는 필름의 제조방법
KR20200102475A (ko) * 2018-01-16 2020-08-31 도요세이칸 그룹 홀딩스 가부시키가이샤 계면활성제 함유 제품용 포장재
KR20200042559A (ko) * 2018-10-15 2020-04-24 한양대학교 산학협력단 미끄러운 표면을 갖는 물품을 제조하기 위한 코팅용 조성물
KR20210029747A (ko) * 2018-10-15 2021-03-16 한양대학교 산학협력단 미끄러운 표면을 갖는 물품을 제조하기 위한 코팅용 조성물
KR20200108594A (ko) * 2019-03-11 2020-09-21 한양대학교 산학협력단 복사 냉방 필름용 조성물 및 이를 이용하여 제조된 복사 냉방 필름
KR102466309B1 (ko) * 2022-05-23 2022-11-17 (주)아모스아인스가구 가구용 금속프레임 코팅제

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