MX2012005472A - Mejora de la superoleofobicidad y reduccion de la adhesion a traves de la rugosidad multiescala por la tecnica deposicion de capa atomica/deposicion quimica de vapor (ald/cvd) en la aplicacion de chorro de tinta. - Google Patents

Abstract

Varias modalidades proporcionan un dispositivo que tiene una superficie superoleofobica multiescala y métodos para formar y usar el dispositivo, donde una capa compuesta particulada que incluye partículas que contienen metal se forma sobre una superficie micrométrica/submicrométricas texturizada de una capa semiconductora para proporcionar al dispositivo una superficie rugosa multiescala.

Description

MEJORA DE LA SUPEROLEOFOBICIDAD Y REDUCCION DE LA ADHESION A TRAVES DE LA RUGOSIDAD MUL IESCALA POR LA TECNICA DEPOSICION DE CAPA ATOMICA/DEPOSICION QUIMICA DE VAPOR (ALD/CVD) EN LA APLICACION DE CHORRO DE TINTA ANTECEDENTES DE LA INVENCION Los sistemas de chorro de tinta fluida típicamente incluyen una o más cabezas de impresión que tienen una pluralidad de chorros de tinta de los cuales son eyectadas gotas de fluido hacia un medio de registro. Los chorros de tinta de una cabeza de impresión reciben tinta de una cámara o múltiple de suministro de tinta de la cabeza de impresión, la cual, a su vez recibe tinte de una fuente, como un reservorio de tinta fundida o cartucho de tinta. Cada chorro de tinta incluye un canal que tiene un extremo en comunicación fluídica con un múltiple de suministro de tinta. El otro extremo del canal de tinta tiene un orificio o boquilla para eyectar gotas de tinta. Las boquillas de los chorros de tinta pueden ser formadas en una placa de aberturas o boquillas que tenga aberturas que correspondan a las boquillas de los chorros de tinta. Durante la operación, las señales de eyección de gotas activan accionadores en los chorros de tinta para expulsar gotas de fluido de las boquillas de chorro de tinta sobre el medio de registro. Activando selectivamente los accionadores de los chorros de Ref: 228968 tinta para eyectar gotas cuando el medio de registro y/o el montaje de cabeza de impresión se muevan uno con relación al otro, las gotas depositadas pueden ser arregladas con precisión para formar texto e imágenes gráficas particulares sobre el medio de registro.

Una dificultad enfrentada con los sistemas de chorro de tinta fluida es la humectación, fuga o desbordamiento de tinta sobre la cara frontal de la cabeza de impresión. Esa contaminación de la cara frontal de la cabeza de impresión puede causar o contribuir al bloqueo de las boquillas de chorro de tinta y canales, la cual sola o en combinación con la cara frontal contaminada, mojada, puede causar o contribuir a la ausencia de disparo o ausencia de gotas, gotas de menor tamaño o de tamaño erróneo, satélites, gotas mal dirigidas sobre el medio de registro y de este modo como resultado una calidad de impresión degradada.

Los recubrimientos de la cara frontal de las cabezas de impresión actuales son típicamente recubrimientos de politetrafluoroetileno obtenidos por pulverización iónica. Cuando la cabeza de impresión es inclinada, la tinta gel UV a una temperatura de eyección típica entre 75 - 95 °C y la tinta sólida a una temperatura de eyección típica de aproximadamente 105 °C no se deslizan fácilmente sobre la superficie de la cara frontal de la cabeza de impresión. En su lugar, esas tintas se adhieren y fluyen a lo largo de la cara frontal de la cabeza de impresión dejan una película o residuo de tinta sobre la cabeza de impresión el cual puede interferir con la eyección. Por esta razón, las caras frontales de cabezas de impresión de tinta UV y sólida son propensas a ser contaminadas por tintas UV y sólidas. En algunos casos, la cabeza de impresión contaminada puede ser renovada o limpiada con una unidad de mantenimiento. Sin embargo, ese método introduce complejidad al sistema, costos de equipo, y algunas veces problemas de conflabilidad.

Sigue existiendo la necesidad de materiales y métodos para preparar dispositivos que tengan características superoleofóbicas solas o combinadas con características superhidrofóbicas . Además, aunque los recubrimientos actualmente disponibles para las caras frontales de cabezas de impresión de chorro de tinta son adecuados para sus propósitos pretendidos, sigue existiendo la necesidad de un diseño de cara frontal de cabeza de impresión mejorado que reduzca o elimine la humectación, fuga, desbordamiento o contaminación de tinta UV o sólidas sobre la cara frontal de la cabeza de impresión; es decir tinta fóbica u oleofíbica y provista para resistir procedimientos de mantenimiento como la limpieza de la cara frontal de la cabeza de impresión; y/o que sean limpiados fácilmente o que se limpien por sí solo, eliminando por lo tanto la complejidad del equipo, como la necesidad de una unidad de mantenimiento, reducción de los costos de funcionamiento y mejora de la conflabilidad del sistem .

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION De acuerdo con varias modalidades, las enseñanzas de la presente incluyen un dispositivo superoleofóbico . El dispositivo superoleofóbico puede incluir una capa semiconductora colocada sobre un sustrato. La capa semiconductora puede tener una superficie texturizada formada por una o más estructuras de pilar, una estructura de ranura, y una combinación de las mismas. El dispositivos superoleofóbico también puede incluir un recubrimiento oleofóbico conformacional colocado sobre la capa compuesta particulada conformacional para proporcionar al dispositivo una superficie superoleofóbica multiescala.

De acuerdo con varias modalidades, las enseñanzas de la presente también incluyen un método para formar un dispositivo superoleofóbico . El dispositivo superoleofóbico puede ser formado para incluir una capa semiconductora que tenga una superficie texturizada formada por o más de una estructura pilar, una estructura ranurada, y una combinación de las mismas. Una capa compuesta particulada puede entonces ser formada conformacionalmente sobre la superficie texturizada de la capa semiconductora, de modo que una superficie de la capa compuesta particulada conformacional pueda incluir una pluralidad de partículas que contengan metal. La capa compuesta particulada puede ser modificada químicamente colocando conformacionalmente un recubrimiento oleofóbico sobre ella para proporcionar al dispositivo una superficie superoleofóbica multiescala.

De acuerdo con varias modalidades, las enseñanzas de la presente incluyen además un método para formar un dispositivo superoleofóbico proporcionando una capa semiconductora sobre un sustrato flexible. Una superficie texturizada puede ser recubierta en la capa semiconductora usando fotolitografía. La superficie texturizada puede ser formada por una o más de una estructura pilar, una estructura ranurada, y una combinación de las mismas, aunque cada una de la estructura pilar y la estructura ranurada pueden tener una o más de una pared lateral ondulada, una estructura colgante y combinaciones de las mismas. Entonces puede ser formada una capa compuesta particulada conformacional sobre la superficie texturizada de la capa semiconductora usando un proceso de deposición de capa atómica (ALD) de modo que una superficie de la capa compuesta particulada conformacional pueda incluir una pluralidad de partículas que contengan metal para proporcionar al dispositivo una superficie multiescala. La capa compuesta particulada puede ser modificada químicamente depositando conformacionalmente un recubrimiento oleofóbico sobre ella para proporcionar al dispositivo una superficie superoleofóbica multiescala.

Debe comprenderse que tanto la descripción general anterior como la siguiente descripción detallada son ejemplares y explicativas únicamente y no restringen las enseñanzas de la presente, como se reclama.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS Las figuras acompañantes, las cuales se incorporan en y constituyen una parte de esta especificación, ilustran varias modalidades de las enseñanzas de la presente y junto con la descripción, sirven para explicar los principios de las enseñanzas de la presente.

Las Figuras 1A-1C describen un dispositivo ejemplar que tiene una superficie superoleofóbica multiescala con varias etapas de la fabricación de acuerdo con varias modalidades de las enseñanzas de la presente.

Las Figuras 2A-2C describen otro dispositivo ejemplar que tiene una superficie superoleofóbica multiescala en varias etapas de la fabricación de acuerdo con varias modalidades de las enseñanzas de la presente.

La Figura 3 describe una vista en perspectiva de una capa semiconductora ejemplar que tiene una superficie texturizada formada de arreglos pilares de acuerdo con varias modalidades de las enseñanzas de la presente.

La Figura 4 describe una vista en perspectiva de una capa semiconductora ejemplar que tiene una superficie texturizada formada de estructuras ranuradas de acuerdo con varias modalidades de las enseñanzas de la presente.

La Figura 5 describe una cabeza de impresión ejemplar que incluye un dispositivo superoleofóbico multiescala de acuerdo con varias modalidades de las enseñanzas de la presente.

Deberá notarse que algunos detalles de las Figuras han sido simplificados y se trazaron para facilitar la comprensión de las modalidades mas que para mantener una exactitud como detalles y escala estructural estrictas.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Ahora se hará referencia con detalle a las modalidades de las enseñanzas de la presente, ejemplos de las cuales se ilustran en las Figuras acompañantes. Cuando sea posible, serán usados los mismos números de referencia a través de las Figuras para referirse a la misma o partes similares. En la siguiente descripción, se hace referencia a las Figuras acompañantes que forman parte de la misma, y las cuales se muestran a manera de ilustración modalidades ejemplares específicas en las cuales las enseñanzas de la presente pueden ser practicadas. Esas modalidades son descritas con suficiente detalle para permitir a aquellos expertos en la técnica practicar las enseñanzas de la presente y debe comprenderse que pueden ser utilizadas otras modalidades y que pueden hacerse cambios sin apartarse del alcance de las enseñanzas de la presente. La siguiente descripción es, por ejemplo meramente ejemplar.

Varias modalidades proporcionan un dispositivo que tiene una superficie superoleofóbica multiescala y métodos para formar y usar el dispositivo. En una modalidad, el dispositivo ejemplar puede incluir una capa semiconductora colocada sobre un sustrato. La capa semiconductora puede incluir una superficie texturizada formada por estructuras ranuradas y/o estructuras pilares, proporcionando niveles a escala micrométrica y/o submicrométrica para la superficie del dispositivo. El recubrimiento de la capa semiconductora puede ser una capa compuesta particulada conformacional que tenga una superficie con una pluralidad de partículas que contengan metal, proporcionando un nivel de escala adicional, por ejemplo, a escala nano, para la superficie del dispositivo. El dispositivo puede entonces, tener una "superficie" multiescala, por ejemplo, una superficie que incluya un nivel de escala que varíe de la escala micrométrica a la escala submicrométrica hasta la escala nanométrica. El recubrimiento, la superficie que tiene partículas que contienen metal, aquí puede ser un recubrimiento oleofóbico conformacional para proporcionar al dispositivo una "superficie superoleofóbica multiescala" .

Las Figuras 1A-1C y las Figuras 2A-2C describen dispositivos ejemplares en varias etapas de su fabricación de acuerdo con varias modalidades de las enseñanzas de la presente. Como se usa aquí, el término "un dispositivo que tiene una superficie superoleo óbica multiescala" también se refiere aquí a un "dispositivo superoleofóbico multiescala" .

En la Figura 1A, el dispositivo 100A puede incluir una capa semiconductora 130 colocada o formada sobre un sustrato 110. En modalidades, el sustrato 110 puede ser, por ejemplo, un sustrato flexible. Puede ser seleccionado cualquier material adecuado para el sustrato flexible aquí. El sustrato flexible puede ser una película de plástico o una película metálica. En modalidades específicas, el sustrato flexible puede ser seleccionado de película de poliimida, película de naftalato de polietileno, película de tereftalato de polietileno, poliétersulfona, poliéterimida, acero inoxidable, aluminio, níquel, cobre, y similares, o una combinación de los mismos, aunque sin limitación. Los sustratos flexibles pueden ser de cualquier espesor adecuado. En modalidades, el sustrato puede tener un espesor de aproximadamente 5 micrometros hasta aproximadamente 100 micrometros, o de aproximadamente 10 micrometros hasta aproximadamente 50 micrometros.

La capa semiconductora 130 puede ser, por ejemplo, una capa de silicio del silicio amorfo. La capa semiconductora 130 puede ser preparada depositando una capa delgada de silicio amorfo sobre las sales objetivo del sustrato 110. La capa delgada de silicio puede tener cualquier espesor adecuado. En modalidades, la capa de silicio puede ser depositada sobre el sustrato 110 a un espesor de aproximadamente 500 nm hasta aproximadamente 5 µt?, o de aproximadamente 1 xm hasta aproximadamente 5 µp\, como de aproximadamente 3 µp?. La capa de silicio puede ser formada, por ejemplo, electrodeposición, deposición química de vapor, deposición química de vapor mejorada con plasma a frecuencia muy alta, deposición química de vapor mejorada con plasma por microondas, deposición química de vapor mejorada con plasma, uso de energías ultrasónicas en un proceso en línea, entre otros .

La capa semiconductora 130 puede tener una superficie texturizada que incluya estructuras pilares, por ejemplo, arreglada como arreglos de pilares 300 como se muestra en la Figura 3, y/o estructuras ranuradas 400 como se muestra en la Figura 4. Cada estructura pilar 330 de la Figura 3 y/o cada estructura ranurada 430 de la Figura 4 puede incluir además, por ejemplo, paredes laterales onduladas 135 (véase también la Figura 1A) .

Los arreglos pilares y/o estructuras ranuradas con paredes laterales onduladas como se muestra en la Figura 1A y las Figuras 3-4 pueden ser creadas, por ejemplo, sobre una capa semiconductora usando técnicas fotolitográficas, por ejemplo, por varios métodos de decoración y grabado adecuados conocidos por un experto en la técnica. En una modalidad ejemplar para formar el dispositivo 100A, puede ser formada una capa fotorresistente sobre una capa de silicio depositada sobre un sustrato flexible. La capa fotorresistente puede entonces ser expuesta, revelada, y adornada, y puede ser usada como una máscara de grabado para el proceso de grabación (por ejemplo, un grabado en húmedo, un grabado iónico reactivo profundo, o un grabado con plasma) del silicio subyacente. Cada ciclo de lavado puede corresponder a una onda de una pluralidad de ondas de las paredes laterales onduladas deseadas 135.

En modalidades, en lugar de tener paredes laterales onduladas como se muestra en la Figura 1A, cada estructura pilar en arreglos pilares y/o cada estructura ranurada en la pluralidad de estructura ranuradas puede incluir, por ejemplo, una o más estructuras colgantes como se muestra en la Figura 2A.

Por ejemplo, los arreglos pilares y/o estructuras ranuradas que tengan cada una estructuras colgantes 237 pueden ser formadas por una capa semiconductora 230 (por ejemplo, una capa de óxido de silicio) . La capa semiconductora 230 puede ser formada sobre una capa 220 como una segunda capa semiconductora de silicio. En una modalidad, la capa 230 sobre la capa 220 puede tener la forma de "T" . La capa 220 puede ser formada sobre un sustrato 110, el cual puede ser el mismo o diferente del sustrato 110 en la Figura 1A.

En una modalidad ejemplar, el dispositivo 200A en la Figura 2A puede ser formado proporcionando primero el sustrato flexible. Entonces puede ser depositado una capa de silicio sobre el sustrato flexible y entonces limpiada. Una película delgada de Si02 ejemplar puede ser depositada sobre la capa de silicio limpia, por ejemplo, vía electrodeposición o deposición química de vapor mejorada con plasma. Esto puede ser seguido por los pasos de, por ejemplo, aplicar un material fotorresistente a la capa de silicio recubierta con óxido de silicio sobre el sustrato flexible, exponer y revelar el material fotorresistente para definir un patrón texturizado en la capa de Si02 incluyendo una estructura pilar y/o estructura ranurada usando, por ejemplo, un proceso de grabado iónico reactivo a base de flúor (SF6/02) , seguido por separación en caliente, para crear las estructuras colgantes 237.

Refiriéndose nuevamente a la Figura 1A y la Figura 2A, la superficie texturizada de los dispositivos 100A y/o 200A pueden ser formadas por estructuras pilares y/o estructuras ranuradas a escala micrométrica, mientras que cada estructura pilar y/o estructura ranurada puede tener estructuras de paredes laterales onduladas y/o estructuras colgantes a escala submicrométrica .

Por ejemplo, cada estructura pilar y/o estructura ranurada puede tener una altura que fluctúa de aproximadamente 0.3 micrometros hasta aproximadamente 4 micrometros, o de aproximadamente 0.5 micrometros hasta aproximadamente 3 micrometros, o de aproximadamente 1 micrómetro hasta aproximadamente 2.5 micrometros.

Cada estructura pilar/estructura ranurada que tenga paredes laterales onduladas puede tener un ancho de diámetro promedio que fluctúe de aproximadamente 1 micrómetro hasta aproximadamente 20 micrometros, o de aproximadamente 2 micrometros hasta aproximadamente 15 micrometros, o de aproximadamente 2 micrometros hasta aproximadamente 5 micrometros. Cada una de las paredes laterales onduladas puede ser de aproximadamente 100 nanómetros hasta aproximadamente 1,000 nanómetros, como de aproximadamente 250 nanómetros .

Cada estructura colgante puede tener, por ejemplo, una estructura en forma de T, incluyendo una estructura superior que tenga un ancho o diámetro superior mayor a la de la estructura inferior, y un espesor/altura de la parte superior menor que la de la estructura inferior, donde el ancho o diámetro superior fluctúa de aproximadamente 1 micrómetro hasta aproximadamente 20 micrómetros, o de aproximadamente 2 micrómetros hasta aproximadamente 15 micrómetros, o de aproximadamente 2 micrómetros hasta aproximadamente 5 micrómetros, y el ancho/diámetro de la parte inferior de la estructura puede ser de aproximadamente 0.5 micrómetros hasta aproximadamente 15 micrómetros, o de aproximadamente 1 micrómetro hasta aproximadamente 2 micrómetros, o de aproximadamente 1.5 micrómetros hasta aproximadamente 4 micrómetros .

En modalidades, los arreglos pilares que tienen paredes laterales onduladas y/o estructuras volantes; y/o unas estructuras ranuradas que tienen paredes laterales elevadas y/o estructuras colgantes para formar la superficie texturizada pueden tener una cobertura de área sólida de los arreglos pilares y/o estructuras ranuradas no limitada. Por ejemplo, las estructuras pilares y ranuradas pueden tener una forma de sección transversal que incluye, pero no se limite a, una forma redonda, elíptica, cuadrada, rectangular, triangular o de estrella.

Una capa compuesta particulada 150 como se mostró respectivamente en la Figura IB y la Figura 2B, puede entonces ser depositada de manera conformacional sobre toda la superficie de la superficie texturizada de los dispositivos 100A y/o 200A. La superficie de la capa completa particulada conformacional 150 puede incluir una pluralidad de partículas que contengan metal a escala nanométrica, que tenga al menos una dimensión que fluctúa de aproximadamente 1 nanómetro hasta aproximadamente 200 nanómetros, o de aproximadamente 5 nanómetros hasta aproximadamente 150 nanómetros, o de aproximadamente 10 nanómetros hasta aproximadamente 100 nanómetros, para controlar aún más la morfología de la superficie del dispositivo formado.

La pluralidad de partículas que contienen metal pueden ser formadas de, por ejemplo, Al203, Ti02, Si02, SiC, TiC, Fe203, Sn02, ZnO, Hf02, TiN, TaN, Ge02, WN NbN, Ru, Ir, Pt, ZnS, y/o una combinación de los mismos. En modalidades, la capa compuesta particulada conformacional 150 puede tener un espesor de capa que fluctúe de aproximadamente 1 nanómetro hasta aproximadamente 200 nanómetros, o de aproximadamente 5 nanómetros hasta aproximadamente 150 nanómetros, o de aproximadamente 10 hasta aproximadamente 100 nanómetros. En algunos casos, además de las partículas que contienen metal, la capa compuesta particulada conformacional 150 puede incluir, como por ejemplo, óxido de etileno, óxidos de alquil aluminio, por ejemplo Al-O-Al (CH3) 2 o AlOH, SiOx- (CH2) 2-SiOx, óxidos de zinc, óxidos de estaño o similares para asegurar una buena adición entre la capa particulada y el sustrato.

Puede ser usado cualquier método y proceso adecuado para formar la capa compuesta particulada 150 que incluye partículas que contengan metal. Por ejemplo, la capa compuesta particulada 150 puede ser formada conformacionalmente sobre toda la superficie cristalizada de 100A y 200A por deposición de capa atómica (ALD) , deposición química de vapor (CVD) , u otros procesos adecuados, y/o combinaciones de los mismos. En una modalidad ejemplar, la capa compuesta particulada 150 puede incluir una pluralidad de partículas de Al203 y óxidos de silano, por ejemplo, preparados por un proceso híbrido que incluya ALD y CVD.

En la Figura 1C y la Figura 2C, la capa compuesta particulada 150 puede entonces ser modificada químicamente para proporcionar además las propiedades de superficie deseadas, como proporcionar o mejorar la calidad oleofóbica de la superficie multiescala del dispositivo 100B y 200B. Puede ser usado cualquier tratamiento químico adecuado de la capa compuesta particulada 150. Por ejemplo, puede ser depositada una tapa que se monte por sí sola 160 que incluya, por ejemplo, una cadena de alquilo perfluorada, sobre la capa compuesta particulada 150.

Una variedad de tecnologías como la técnica de deposición molecular de vapor . (MVD) , la técnica CVD, o la técnica de recubrimiento en solución pueden ser usadas para depositar la capa automontable de cadenas alfil perfluoradas sobre la superficie de la capa compuesta particulada 150. En modalidades, la modificación química del sustrato texturizado puede incluir la modificación química por automontaje conformacional de un recubrimiento de fluorosilanos sobre la superficie multiescala mostrada en la Figura IB y/o 2B vía la técnica MVD, una técnica CVD, o una técnica de automontaje en solución. En una modalidad específica, la solución química puede incluir modificar capas montadas por tridecafluoro-1,1,2, 2-tetrahidrooctiltriclorosilano, tridecafluoro-1 , 1,2,2-tetrahidrooctiltrimetoxisilano, tridecafluoro-1 , 1,2,2-tetrahidrooctiltrietoxisilano, heptadecafluoro-1 , 1,2,2-tetrahidrooctiltriclorosilano, heptadecafluoro-1 , 1,2,2-tetrahidrooctiltrimetoxisilano, heptadecafluoro-1 , 1 , 2 , 2 -tetrahidrooctiltrietoxisilano, o una combinación de los mismos, y similares, usando la técnica MVD o la técnica de recubrimiento en solución.

De esta manera, pueden ser formados dispositivos ejemplares como se muestra en la Figura 1C y la Figura 2C para proporcionar una superficie multiescala que sea superoleofóbica . En modalidades, los dispositivos ejemplares pueden tener una superficie que sea superoleofóbica y superhidrofóbica .

Una gota de un líquido a base de hidrocarburo, por ejemplo, hexadecano o tinta, puede formar un ángulo de contacto súper alto con la superficie superoleofóbica multiescala de los dispositivos 100C y 200C, como un ángulo de contacto de aproximadamente 100° o más, por ejemplo, que fluctúa de aproximadamente 100° hasta aproximadamente 175°, o de aproximadamente 120° hasta aproximadamente 170°. La gota de un líquido a base de hidrocarburo también puede formar un ángulo de deslizamiento con la superficie superoleofóbca multiescala descrita de aproximadamente 1° hasta aproximadamente 30°, o de aproximadamente 1° hasta aproximadamente 25°, o de aproximadamente 1° hasta aproximadamente 20°.

En algunos casos, una gota de agua puede formar un ángulo de contacto alto con la superficie superoleofóbica multiescala como un ángulo de contacto de aproximadamente 120° o más, por ejemplo, que fluctúa de aproximadamente 120° hasta aproximadamente 175°, o de aproximadamente 130° hasta aproximadamente 165°. Las gotas de agua también puede formar un ángulo de deslizamiento con la superficie superoleofóbica multiescala como un ángulo de deslizamiento de aproximadamente 1° hasta aproximadamente 30°, o de aproximadamente 1° hasta aproximadamente 25°, o de aproximadamente 1° hasta aproximadamente 20°.

En modalidades, cuando los dispositivos superoleofóbicos multiescala sean incorporados con la cara frontal de una cabeza de impresión de chorro de tinta, las gotas de tinta de gel ultravioleta (UV) (también referida aquí como "tinta UV" ) y/o las gotas eyectadas de tinta sólida puede exhibir baja adhesión a la superficie superoleofóbica multiescala. Como se usa aquí, el término, "gotas de tinta" se refiere a las gotas eyectadas de tinta en gel utravioleta (UV) y/o las gotas eyectadas de tinta sólida.

Los dispositivos superoleofóbicos multiescala pueden por lo tanto ser usados como un dispositivo de superficie autolimpiable , fácilmente limpiable, antihumectable para la cara frontal de la cabeza de impresión de chorro de tinta debido a la baja adhesión entre las gotas de tinta y la superficie. Por ejemplo, los dispositivos superoleofóbicos multiescala pueden ser unidos a una cara frontal como una placa con aberturas de acero inoxidable de una cabeza de impresión de chorro de tinta.

La Figura 5 describe una cabeza de impresión ejemplar 500 que incluye dispositivos superoleofóbicos multiescala de acuerdo con varias modalidades de las enseñanzas de la presente. Como se muestra, la cabeza de impresión ejemplar 500 puede incluir un sustrato base 502 con transductores 504 sobre una superficie y lentes acústicas 506 sobre una superficie opuesta. Separada del sustrato base 502 puede existir una placa de control de nivel de líquido 508. Un dispositivo superoleofóbico multiescala de acuerdo con varias modalidades puede ser colocado a lo largo de la placa 508. El sustrato base 502 y la placa de control de nivel de líquido 508 puede definir un canal que contenga un líquido que fluya 512. La placa de control de nivel de líquido 508 puede contener un arreglo 514 de aberturas 516. Los transductores 504, las lentes acústicas 506, y las aberturas 516 pueden ser alineadas axialmente, de modo que una onda acústica producida por un solo transductora 504 pueda ser enfocada por sus elementos acústicos alineados 506 en aproximadamente una superficie libre 518 del líquido 512 en su abertura alineada 516. Cuando se obtenga suficiente energía, puede ser emitida una gota desde la superficie 518.

La cabeza de impresión ejemplar 500 puede evitar la contaminación de tinta debido a que las gotas de tinta pueden girar hacia fuera de la cara frontal de la cabeza de impresión sin dejar residuos detrás debido a la superficie superoleofóbica multiescala. La superficie superoleofóbica multiescala puede proporcionar a las placas con aberturas de cabeza de impresión de chorro de tinta una alta presión de babeo debido a su superoleofobicidad. Generalmente, a mayor el ángulo de contacto de la tinta mejor (mayor) la presión de babeo. La presión de goteo se relaciona con la capacidad de la placa de aberturas para evitar que la tinta se rezuma hacia fuera de la abertura de la boquilla cuando la presión del tanque de tinta (reservorio) se incremente. Es decir, que el dispositivo superoleofóbico multiescala descrito aquí puede proporcionar baja adhesión y un ángulo de contacto alto para gotas de tinta de tinta en gel curable por ultravioleta y/o tinta sólida, característica la cual proporciona el beneficio de mejorar a presión de babeo o reducir (o eliminar la exudación de tinta hacia fuera de la boquilla) .

No obstante que los intervalos y parámetros numéricos que exponen el amplio alcance de la descripción son aproximaciones, los valores de numéricos expuestos en los ejemplos específicos se reportaron tan precisamente como fue posible. Cualquier valor numérico, sin embargo, inherentemente contiene ciertos errores necesariamente resultantes de la desviación estándar encontrada en sus mediciones de prueba respectivas. Además, debe comprenderse que todos los intervalos descritos aquí abarcan cualquier y todos los intervalos presentados aquí.

Aunque las enseñanzas de la presente han sido ilustradas con respecto a una o más implementaciones , puede hacerse operaciones y/o modificaciones a los ejemplos ilustrados sin apartarse del espíritu y alcance de las reivindicaciones anexas. Además, aunque una característica particular de las enseñanzas de la presente pueda hacer sido descrita únicamente con respecto a una de varias implementaciones, esa característica pueda ser combinada a una o más de otras características de otras implementaciones según se desee y ser ventajosa para cualquier función dada o particular. Además, en el grado en que los términos "que incluye", "incluye", "que tiene", "tiene", "con", o variantes de los mismos se usan en la descripción detallada y las reivindicaciones, se pretende que esas formas sean incluyentes en una forma similar al término "que comprende" . Además, en la descripción y las reivindicaciones de la presente, el término "aproximadamente" indica que el valor listado puede ser un tanto alterado, en tanto la alteración no de cómo resultado inconsistencia con el proceso o estructura de la modalidad ilustrada. Finalmente, "ejemplarmente" indica que la descripción es usada como un ejemplo, más que implicar un ideal.

Otras modalidades de las enseñanzas de la presente serán evidentes a aquellos expertos en la técnica tras la consideración de la especificación y la práctica de las enseñanzas de la presente descritas aquí. Se pretende que la especificación y los ejemplos sean considerados como ejemplares únicamente, con el alcance y espíritu verdadero de las enseñanzas de la presente siendo indicados por las siguientes reivindicaciones.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (20)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Un dispositivo superoleofóbico, caracterizado porque comprende : un sustrato; una capa semiconductora que comprende una superficie texturizada y colocada sobre el sustrato y donde la superficie texturizada está formada por una o más de una estructura pilar, una estructura ranurada, y una combinación de las mismas; una capa compuesta particulada conformacional colocada sobre la superficie texturizada de la capa semiconductora; donde la superficie de la capa compuesta particulada conformacional comprende una pluralidad de partículas que contienen metal; y un recubrimiento oleofóbico conformacional colocado sobre la capa compuesta particulada conformacional para proporcionar al dispositivo una superficie superoleofóbica multiescala .

2. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque cada una de la pluralidad de partículas que contienen metal es seleccionada del grupo que consiste de Al203, Ti02, Sn02, ZnO, Si02, SiC, TiC, Fe203, Hf02, TiN, TaN, W , NbN, Ru, Ir, Pt , ZnS, Ge02, y combinaciones de los mismos.

3. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la pluralidad de partículas que contienen metal tiene al menos una dimensión que fluctúa de aproximadamente 1 nanómetro hasta aproximadamente 100 nanometros.

4. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la capa compuesta particulada conformacional tiene un espesor de capa que fluctúa de aproximadamente 1 nanómetro hasta aproximadamente 200 nanometros.

5. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la capa compuesta particulada conformacional comprende además óxidos de silano, óxidos de alquil aluminio, óxidos de zinc y óxidos de estaño.

6. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el hexadecano tiene un ángulo de contacto con la superficie superolefóbica multiescala de más de aproximadamente 120 °C.

7. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el hexadecano tiene un ángulo de deslizamiento con la superficie superolefóbica multiescala de menos de aproximadamente 30°.

8. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el precursor para el recubrimiento oleofóbico conformacional es tridecafluoro-1,1,2, 2-tetrahidrooctiltriclorosilano, tridecafluoro-1 , 1,2,2-tetrahidrooctiltrimetoxisilano, tridecafluoro-1 , 1 , 2 , 2-tetrahidrooctiltrietoxisilano, heptadecafluoro-1 , 1,2,2-tetrahidrooctiltriclorosilano, heptadecafluoro-1 ,1,2,2-tetrahidrooctiltrimetoxisilano, heptadecafluoro-1 ,1,2,2-tetrahidrooctiltrietoxisilano, o una combinación de los mismos.

9. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque cada una de la estructura pilar y la estructura ranurada tiene una altura que fluctúa de aproximadamente 0.3 micrómetros hasta aproximadamente 4 micrómetros.

10. El dispositivo de conformidad con la -reivindicación 1, caracterizado porque una cobertura de área sólida de una o más de la superficie pilar, la superficie ranurada, y la combinación de las mismas sobre la capa semiconductora es de aproximadamente 0.5% hasta aproximadamente 40%.

11. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque cada una de la estructura pilar y la estructura ranurada comprende una pared lateral ondulada, una estructura colgante, o una combinación de las mismas, donde cada una de la estructura pilar y la estructura ranurada tiene un diámetro que fluctúa de aproximadamente 1 micrómetro hasta aproximadamente 20 micrómetros, donde la pared lateral ondulada comprende una pluralidad de ondas con cada onda teniendo un tamaño de aproximadamente 100 nanómetros hasta aproximadamente 1,000 nanómetros, y donde la estructura colgante comprende una estructura en forma de T que comprende una estructura superior que tiene un ancho en la parte superior que fluctúa de aproximadamente 1 micrómetro hasta aproximadamente 20 micrómetros, y una estructura inferior que tiene un ancho en la parte inferior que fluctúa de aproximadamente 0.5 micrómetro hasta aproximadamente 15 micrómetros.

12. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sustrato es flexible y comprende película de poliimida, película de naftalato de polietileno, película de tereftalato de polietileno, película de poliétersulfona, película de poliéterimida, película de acero inoxidable, película de aluminio, película de cobre o película de níquel.

13. Una cabeza de impresión de chorro de tinta, caracterizada porque comprende una cara frontal, donde la cara frontal comprende el dispositivo de conformidad con la reivindicación 1.

14. La cabeza de impresión de chorro de tinta de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada porque la cara frontal es autolimpiable y donde las gotas de una tinta sólida o una tinta UV tienen un ángulo de deslizamiento bajo con una superficie de la cara frontal de menos de aproximadamente 30°.

15. Un método para formar un dispositivo superoleofóbico, caracterizado porque comprende: proporcionar una capa semiconductora que comprende una superficie texturizada; donde la superficie texturizada está formada por una o más de una estructura pilar, una estructura ranurada, y combinaciones de las mismas; formar de manera conformacional una capa compuesta particulada sobre la superficie texturizada de la capa semiconductora, de modo que la superficie de la capa compuesta particulada conformacional comprende una pluralidad de partículas que contengan metal; y modificar químicamente la capa compuesta particulada depositando conformacionalmente un recubrimiento oleofóbico sobre ella para proporcionar al dispositivo una superficie superolefóbica multiescala.

16. El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la formación conformacional de una capa compuesta particulada comprende un proceso de deposición atómica de la capa (ALD) para formar la pluralidad de partículas que contienen metal.

17. El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la formación conformacional de una capa compuesta particulada comprende un proceso híbrido que comprende una deposición atómica de capa (ALD) y una composición química de vapor (CVD) sobre la superficie texturizada de la capa semiconductora.

18. El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la modificación química de la capa compuesta particulada comprende una modificación química por medio del automontaje conformacional de un recubrimiento de fluorosilano sobre la capa compuesta particulada vía una técnica de deposición molecular de vapor, una técnica de deposición química de vapor, o una técnica de automontaje en solución .

19. Un método para formar un dispositivo superoleofóbico, caracterizado porque comprende: proporcionar un sustrato flexible; depositar una capa semiconductora sobre el sustrato flexible ; usar fotolitografía para crear una superficie texturizada en la capa semiconductora sobre el sustrato flexible; donde la superficie texturizada está formada por una o más de una estructura pilar, una estructura ranurada, y una combinación de las mismas, y donde cada una de la estructura pilar y la estructura ranurada tiene una o más de una pared lateral ondulada, una estructura colgante, y una combinación de las mismas ; formar una capa compuesta particulada conformacional sobre la superficie texturizada de la capa semiconductora usando un método de deposición atómica de capa (ALD) de modo que una superficie de la capa compuesta particulada conformacional comprenda una pluralidad de partículas que contengan metal para proporcionar al dispositivo una superficie multiescala, y modificar químicamente la capa compuesta particulada depositando conformacionalmente un recubrimiento olefóbico sobre ella para proporcionar al dispositivo una superficie superoleofóbica multiescala.

20. El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque la formación de una capa compuesta particulada conformacional comprende un proceso híbrido que comprende la deposición atómica de la capa (ALD) y una composición química de vapor (CVG) .