[发明专利]用于制作微容器的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制作微容器的装置和方法，尤其涉及包括已刻蚀的空心玻璃珠的微容器。

背景技术

下方给出了说明书其余部分所使用的一些技术术语的定义。

聚合物为一类具有如下结构的材料：该结构包含彼此共价结合的重复结构单元。可重复的结构单元，即所谓的单体，可以彼此相同或彼此不同。由单体形成相应聚合物的反应被称作聚合反应。

硬化剂/固化剂为添加到树脂中通过形成聚合物使树脂固化的化学物质或混合物。一般，硬化剂/固化剂会促进或控制树脂的硬化或固化反应。不会进入到反应中的试剂被称为催化型硬化剂或催化剂。反应型固化剂或硬化剂的使用量一般要大于催化剂，且实际上要进入到反应中。

“自修复”是使用系统内在可得的资源来修复损伤并恢复材料的丢失或退化的性质或性能的能力。这一概念来自在受到伤害后可自主修复的生物系统的启发。目前，这一功能主要在聚合物基材料中通过整合异质修复载体或者通过分子设计来实现。具有自修复功能的材料被称作自修复材料。第一代自修复材料在美国申请了专利，专利号为US6518330B2。

“抗腐蚀”为在腐蚀性环境中预防金属或合金表面腐蚀、或延缓金属表面腐蚀过程的能力。通过表面物理处理或化学处理可以实现抗腐蚀。抗腐蚀物质(species)为一类化学物质，采用这类化学物质，以通过在腐蚀发生前先在金属表面上形成新的材料以实现延缓腐蚀。

空心玻璃珠(hollow glass head，HGB)是一种由硼硅酸盐玻璃制成的、具有薄的壳体和相对较高的空心容积的新开发的材料。因为诸如低密度、低导热性、高强度和良好的化学稳定性等卓越性质，空心玻璃珠已被广泛应用在各个领域，从航空到高速列车再到体育设备。空心玻璃珠在改善亲水性后，能够容易地且便捷地被并入到聚合物基体中以获得具有特殊性质的复合材料。

由于壳体内部相对较高容积的空腔，HGB能够被用作一些简单小分子的气体载体。在1994年，艾库涅茨(Akunets)等[1]报道了，由于空心玻璃球内部的压力非常大，因而使用具有相对较厚壳体的空心玻璃球来储存氢气。因为氢气分子非常小且氢气分子是最简单的分子，所以氢气分子能够在特定条件下穿过致密的内壁扩散进入到空腔中。HGB还能够填充有氖或氘以应用到激光核聚变领域。然而，当使用不经改性的完好无损的HGB时，填充过程涉及高达300℃的高温和高达100MPa的高温，这是非常有挑战性的，且对于大规模的应用是不可行的。

鉴于HGB具有良好的性质，例如高强度、良好的化学惰性和热稳定性，HGB还能够被用作各种物质的潜在微容器，包括反应性化学物质、抗腐蚀物质、催化剂、药物等。在这一领域中，需要迅速且容易地将所需的化学物质以其优选状态负载到容器中，且所负载的化学物质以可控的释放速率从容器中释放。如上所述，在壳体结构没有改性的情况下，即使长时间处于高温和高压下，用液体或固体填充HGB也是非常困难的。直接制作多孔壳体HGB是生产这一类型容器(US20100139320、US4637990和US4793980)的可选方法之一。然而，因为现有技术方法中所制作的多孔壳体只具有纳米通道或亚纳米通道，这一类型的多孔HGB的填充和释放仍旧是需要解决的问题。