[发明专利]通过界面改性产生耐久润滑表面的系统和方法

说明书

本文所述的实施方案总体上涉及用于通过界面改性来产生耐久的润滑表面(DLS)的系统和方法。可以通过将固体、液体和对DLS与接触液体之间的界面进行改性的添加剂组合来制备所述DLS，从而产生界面层，该界面层充当DLS与接触液体之间的润滑剂和/或保护涂层。在添加剂和接触液体之间产生的润滑效果导致增强的滑溜性，以及有助于提高DLS耐久性的保护性能。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年3月2日提交的标题为“Systems and Methods for CreatingDurable Lubricious Surfaces via Interfacial Modification”的美国临时专利申请序列号62/466,008的优先权和权益，通过引用将其公开内容整体并入本文。

背景技术

在过去的十年中，工程设计表面(engineered surface)的出现产生了用于增强各种材料表面和界面的新技术。例如，使用微米尺度和纳米尺度的工程设计表面纹理提供了非润湿表面，该表面能够实现较小的粘滞曳力、对冰和其它材料的减小附着力、自清洁、防雾能力和拒水性。这些改进通常导致固体表面和接触液体之间的界面接触减少(即，较少的润湿或非润湿)。

现有的非润湿表面(例如，超疏水的表面、超疏油的表面和超疏金属的表面)的缺点之一是它们易于刺穿，这破坏所述表面的非润湿性。当撞击液体(例如，液滴或液流)置换夹带在表面纹理内的空气时，发生刺穿。防止刺穿的先前努力集中在将表面纹理尺寸从微米级减小到纳米级。另外，现有的非润湿表面易于冰形成和附着。例如，当在现有的超疏水表面上形成霜时，该表面变为亲水。在冰冻条件下，水滴会粘在表面，并且冰可能积聚。冰的去除可能是困难的，因为冰可能与表面的纹理互锁。类似地，当这些表面暴露于盐饱和的溶液时(例如在脱盐或油气应用中)，水垢在表面上积聚并导致功能丧失。现有的非润湿表面的类似限制包括与水合物生成以及其它有机或无机沉积物在表面上形成相关的问题。因此，需要具有增强的耐久性和寿命预期的改进的非润湿表面。

发明内容

本文所述的实施方案总体上涉及用于通过界面改性来产生耐久的润滑表面(DLS)的系统和方法。可以通过固体、液体和添加剂的组合来制备该DLS，所述添加剂改变DLS与接触液体之间的界面，从而导致充当DLS与接触液体之间的润滑和/或保护涂层的界面层。在添加剂和接触液体之间产生的润滑效果导致增强的滑溜性(slipperness)，以及有助于DLS耐久性的保护性能。

附图说明

图1示出根据一个实施方案的具有增强的耐久性的耐久润滑表面的各个组分的示意性框图。

图2示出根据一个实施方案的用于通过一步法制备增强的液体浸渍表面的工艺流程图。

图3示出根据一个实施方案的用于通过喷涂法制备增强的液体浸渍表面的工艺流程图。

图4A示出根据一个实施方案的具有液体浸渍表面和添加剂的基底的横截面的图示。

图4B示出根据一个实施方案的在添加剂已迁移到与接触液体的界面之后液体浸渍表面的横截面的图示。

图4C示出根据一个实施方案的在从间隙区域耗尽过量的浸渍液体之后的液体浸渍表面的横截面的图示。

图5示出根据一个实施方案的具有界面改性剂添加剂的耐久润滑表面的横截面的图示。

图6示出根据一个实施方案的具有界面改性剂添加剂和流变改性剂添加剂的耐久润滑表面的横截面的图示。

图7示出根据一个实施方案的包括液体浸渍表面和界面改性剂添加剂的耐久润滑表面的横截面的图示。

图8示出根据一个实施方案的包括液体浸渍表面和界面改性剂添加剂的耐久润滑表面的横截面的图示。

图9示出根据一个实施方案的包括液体浸渍表面和界面改性剂添加剂的耐久润滑表面的横截面的图示。