[发明专利]用于定向流体输送的表面

说明书

一种用于被动定向流体输送的毛细管结构包括具有向前方向和向后方向的毛细管，该毛细管包括第一和第二毛细管单元，每个毛细管单元具有一系列毛细管部件，所述毛细管部件包括与发散部分流体连通的连接部分、具有向前侧和在向前方向上产生凹形弯月面的尺寸的发散部分，其中第二毛细管单元的连接部分连接到第一毛细管单元的发散部分的向前侧以形成至少一个过渡部分，并且其中过渡部分中尺寸的变化在向后方向上产生凸形液体弯月面或具有无穷大的曲率半径的直液体弯月面。

背景技术

通常，由于在可见于吸收和流体处理结构中的许多多孔结构中纤维的随机取向，需要大量材料来移动流体体积。结果，几种不同性质的材料被结合使用来输送流体。可促进流体移动的表面将使结构性能更好，并可利用通常不使用的能力。可以形成或放置这样的表面以促进液体移动。这样，流体不会随机移动，而是遵循表面结构。这为人们提供了设计流体流动位置的能力。

以前，解决这些或相关问题的不成功尝试包括授予Comanns等人的加拿大专利申请No.CA2875722A1，它描述了互连的毛细管；以及技术出版物“One-way Wicking in OpenMicro-channels Controlled by Channel Topography”,Journal of Colloid andInterface Science 404(2013)169-178，它描述了尝试最小化但不消除回流的定向流体传输。

发明内容

本文描述的公开解决了上述问题，并提高了流体处理的效率。

根据本公开，一种用于被动定向流体输送的毛细管结构包括具有向前方向和向后方向的毛细管，该毛细管包括第一和第二毛细管单元，每个毛细管单元具有一系列毛细管部件，所述毛细管部件包括与发散部分流体连通的连接部分、具有向前侧和在向前方向上产生凹形弯月面的尺寸的发散部分，其中第二毛细管单元的连接部分连接到第一毛细管单元的发散部分的向前侧以形成至少一个过渡部分，并且其中过渡部分中尺寸的变化在向后方向上产生凸形液体弯月面或具有无穷大的曲率半径的直液体弯月面。

本公开还描述了一种用于定向输送具有接触角的流体的基底，该基底包括用于被动定向流体输送的毛细管结构，该毛细管结构包括具有向前方向和向后方向的毛细管，该毛细管包括第一和第二毛细管单元，每个毛细管单元具有一系列毛细管部件，所述毛细管部件包括与发散部分流体连通的连接部分、具有向前侧和在向前方向上产生凹形弯月面的尺寸的发散部分，其中第二毛细管单元的连接部分连接到第一毛细管单元的发散部分的向前侧以形成至少一个过渡部分，并且其中过渡部分中尺寸的变化在向后方向上产生凸形液体弯月面或具有无穷大的曲率半径的直液体弯月面。

本公开还描述了一种用于流体的被动定向输送的毛细管结构，该流体相对于毛细管结构具有接触角，该结构包括毛细管，该毛细管包括多个毛细管单元，每个毛细管单元具有一系列毛细管部件，所述毛细管部件包括与发散部分流体连通的连接部分、由过渡部分跟随的发散部分，其中连接部分具有纵横比α_connective1/2((1/cosθ)–1)，其中发散部分以使得α/2π/2–θ的角度从连接部分发散，并且其中过渡部分结合了从一个毛细管单元的发散部分到下一个毛细管单元的连接部分的宽度的突然变化。

本公开的其他特征和方面在下文更详细地讨论。

附图说明

通过参考以下说明、所附权利要求书和附图，本公开的前述及其他特征和方面以及实现它们的方式将变得更显而易见，并且本公开本身将得到更好的理解，其中：

图1是本公开的液体二极管的毛细管的表面设计的示意性平面图；

图2A是具有示例性尺寸的图1所示类型的多个毛细管的平行布置的示意性平面图；

图2B是具有示例性尺寸的图2A的多个毛细管的平行布置的示意性特写平面图；