[发明专利]具有自洁表面的家用器具及用于制造该家用器具的方法

说明书

一种家用器具(18、21)和一种用于制造该家用器具的方法，所述家用器具具有设置在基材材料(16)上的至少一个自洁表面(20、33、37)，其中，自洁表面(20、33、37)包括多个双微米尺度结构(3)，其中，所述双微米尺度结构(3)由两个单微米尺度结构形成，其中，一个单微米尺度结构具有第一几何结构，一个单微米尺度结构具有第二几何结构(2)，其中，具有第二几何结构(2)的单微米尺度结构位于具有第一几何结构的单微米尺度结构的顶部上，其中，第一几何结构是微柱几何结构，第二几何结构是微腔几何结构(2)。

技术领域

本发明涉及一种家用器具及用于制造该家用器具的方法，所述家用器具具有设置在基础材料上的至少一个自洁表面，其中，所述自洁表面包括多个双微米尺度结构。

背景技术

从固体基材移除材料以形成微米尺度和/或纳米尺度结构通常称为微机械加工。激光烧蚀是一种采用高能激光束从固体基体表面去除材料的微机械加工形式。改变固体基体的表面结构也使得能够改变其表面性质。例如，通过产生微米尺度和/或纳米尺度结构，可以改变表面的疏水性，使得表面变得高度防水。

在自然界中，这种效果可以在荷叶上观察到，荷叶以其自洁特性而闻名。荷叶表面呈现独特的微米尺度和纳米尺度的结构。水具有相当高的表面张力，因此水滴呈近似球形。球体具有最小的表面，因此具有最小的表面能。在与一表面接触时，粘附力完全或不完全地使液滴扩散并使表面润湿。润湿程度与表面性质、例如结构以及水或通常地说流体的表面张力有关。荷叶表面呈双重结构，所述双重结构显著降低了液滴与表面之间的接触面积和附着力，使叶片疏水和高度防水。分层的双重结构由高度为10至20μm、宽度为10至15μm、叠加有表面蜡质的特有的乳突形成。

表面疏水性的度量是液滴在表面上的接触角。接触角越大，表面越疏水。接触角<95°的表面称为亲水性，接触角>95°的表面称为疏水性。接触角高达160°至180°的表面被认为是超疏水的，这意味着只有3％至0.5％的液滴区域与表面接触，从而产生观察到的自洁效果。

从表面滚落的水滴拾取污垢颗粒，由此容易地除去污垢颗粒。如果水滴在污染的表面区域上滚动，则无论污垢颗粒的成分如何，污垢颗粒与液滴之间的粘附力都大于颗粒和表面之间的粘附力。

家用器具可能会接触到灰尘、污垢、食物或人体皮肤。这可能导致清洁问题，更重要的是可能导致卫生问题，因为微生物可长期在家用器具上沉积和增殖。

通常，家用器具的外部构件上存在污渍与不良卫生感有关。不锈钢或玻璃等表面通常难以清洁。一些污渍、例如烧焦的污渍也需要消费者的大量清洁工作。食物污渍在烹饪场景(炉盘、烤箱)中被感知，也在储存家用器具中、例如冰箱中被感知。

此外，通常在载水家用器具中清洗已经以各种方式弄脏的物品。因此，在洗碗机中出现食物残留，洗衣机中待清洁的衣物中出现的污垢范围通常更大。由此，污垢可特别地在难以接近的部位出现并积聚，并且可能是微生物的良好营养物或可能导致难闻的气味。

因此，希望提供一种具有表现出自洁特性的表面的家用器具。

表面改性的材料是已知的。

公开US 2015/0136226 A1披露了一种金属或金属合金，其包括至少一个表面区域，所述表面区域包括多个微米尺度结构形状和多个纳米级结构形状，其中，所述至少一个表面区域是超疏水的，其中，对于0.1μm至500μm范围内的至少一些电磁辐射波长，至少一个表面部分具有小于60％的光谱反射率。

公开美国专利5635089披露了一种材料上的表面，所述表面具有高度小于200微米、厚度小于100微米的周期性的锥形表面结构。该表面还包括位于所述锥形表面结构之间的宽度小于300微米的凹谷。