專利名稱：超疏油和超疏水表面及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文披露了制備具有超疏油表面的柔性裝置的方法，其包括提供柔性襯底；在該柔性襯底上設(shè)置硅層；使用光刻法在該襯底上的該硅層中生成網(wǎng)紋圖案，其中該網(wǎng)紋圖案包括溝槽結(jié)構(gòu)；以及通過(guò)在其上設(shè)置氟硅烷涂層化學(xué)修飾該網(wǎng)紋表面；從而提供具有超疏油表面的柔性裝置。在特定的實(shí)施方式中，該柔性、超疏油裝置可用作噴墨印刷頭的前側(cè)表面。
背景技術(shù)：
液體噴墨系統(tǒng)通常包括一個(gè)或多個(gè)印刷頭，其具有多個(gè)噴墨器(ink jets)，液滴從該噴墨器噴向記錄介質(zhì)。印刷頭的噴墨器從油墨供應(yīng)室或印刷頭歧管接收油墨，后者進(jìn)而從源頭(例如熔融油墨貯存器或油墨盒)接收油墨。每個(gè)噴墨器包括具有一端與油墨供應(yīng)歧管流體聯(lián)通的通道。該油墨通道的另一端具有用于噴射油墨滴的孔口或噴嘴。該噴墨器的噴嘴可形成于具有對(duì)應(yīng)于噴墨器噴嘴的開(kāi)口的窄孔或噴嘴板中。在操作過(guò)程中，液滴噴射信號(hào)激活噴墨器中的促動(dòng)器，從而將液滴從該噴墨器噴嘴排出到記錄介質(zhì)上。通過(guò)選擇性激活噴墨器的促動(dòng)器以在記錄介質(zhì)和/或印刷頭組件相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)噴射液滴，沉積的液滴可被精確地圖案化以在記錄介質(zhì)上形成特定的文字和圖形圖像。全寬陣列印刷頭的范例描述于美國(guó)專利公布20090046125中。可在該種印刷頭中噴射的可紫外固化凝膠油墨的范例描述于美國(guó)專利公布20070123606中，其在此全文引入作為參考。能在該種印刷頭中噴射的固體油墨的范例為可從Xerox公司獲得的Xerox ColorQube 青綠色固體油墨。美國(guó)專利5，867，189描述了一種噴墨器印刷頭，其包括了再印刷頭外側(cè)結(jié)合了電拋光油墨接觸或孔口表面的油墨噴射組件。液體油墨噴射系統(tǒng)所面臨的一個(gè)困難在于印刷頭前端面上的油墨的潤(rùn)濕、滴料或溢流。印刷頭前端面的各種污染物可導(dǎo)致或引起噴墨器噴嘴和通道的堵塞，這一問(wèn)題或者它與潤(rùn)濕、污染前端面的組合可導(dǎo)致或引起在記錄介質(zhì)上不能發(fā)射或漏發(fā)液滴、偏小或尺寸錯(cuò)誤的液滴、伴隨或錯(cuò)誤定向的液滴，并因而導(dǎo)致下降的印刷質(zhì)量。目前的印刷頭前端面涂層通常是噴濺的聚四氟乙烯涂層。當(dāng)印刷頭傾斜時(shí)，溫度為約75°C下的UV凝膠油墨 (75°C通常為UV凝膠油墨的噴射溫度)和溫度為約105°C下的固體油墨(105°C通常為固體油墨的噴射溫度)不能容易地在該印刷頭前側(cè)表面滑動(dòng)。相反地，這些油墨沿著印刷頭前端面流動(dòng)，并在該印刷頭上留下了油墨膜或殘留物，這會(huì)干擾噴射。處于這種原因，UV和固體油墨印刷頭的前端面易于被UV和固體油墨所污染。在一些情況下，該污染的印刷頭可被維護(hù)單元復(fù)新或清潔。然而，這個(gè)過(guò)程帶來(lái)了系統(tǒng)復(fù)雜性、硬件成本問(wèn)題，偶爾還帶來(lái)可靠性問(wèn)題。對(duì)于制備具有單獨(dú)的超疏油特性或同時(shí)具有超疏油和超疏水特性的裝置的材料和方法存在著需求。此外，盡管已有的用于噴墨器印刷頭前端面的涂層可滿足其目標(biāo)用途， 對(duì)于能夠減少或消除印刷頭前端面上潤(rùn)濕、滴料、溢流或者UV或固體油墨污染的改良的印刷頭前端面設(shè)計(jì)存在著需求。進(jìn)一步對(duì)于疏油墨的(即，疏油的)且具有能夠承受印刷頭前端面擦拭等維護(hù)步驟的強(qiáng)度的改良的印刷頭前端面設(shè)計(jì)存在著需求。進(jìn)一步地，對(duì)于超疏油的，在實(shí)施方式中同時(shí)超疏油和超疏水的改良的印刷頭前端面設(shè)計(jì)存在著需求。進(jìn)一步地，對(duì)于容易清潔或能自我清潔，從而降低硬件復(fù)雜性(例如消除對(duì)于維護(hù)單元的需求)、 減少運(yùn)行成本和提高系統(tǒng)可靠性的改良的印刷頭存在需求
發(fā)明內(nèi)容
此處描述了制備具有超疏油表面的柔性裝置的方法，其包括提供柔性襯底；在該柔性襯底上設(shè)置硅層；使用光刻法在該襯底上的該硅層中生成網(wǎng)紋圖案，其中該網(wǎng)紋圖案包括溝槽結(jié)構(gòu)；以及通過(guò)在其上設(shè)置保形疏油涂層化學(xué)修飾該網(wǎng)紋表面；從而提供具有超疏油表面的柔性裝置。此處還描述了具有超疏油表面的柔性裝置，該表面包含具有塑料膜的柔性襯底； 設(shè)置在該柔性襯底上的硅層，其中該硅層包含具有溝槽結(jié)構(gòu)的網(wǎng)紋圖案；以及設(shè)置在該網(wǎng)紋表面上的保形疏油涂層。此處進(jìn)一步描述了包含前端面的噴墨印刷頭，該前端面包含具有塑料膜的柔性襯底；設(shè)置在該柔性襯底上的硅層，其中該硅層包含具有溝槽結(jié)構(gòu)的網(wǎng)紋圖案；以及設(shè)置在該網(wǎng)紋表面上的氟硅烷涂層。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的披露內(nèi)容在柔性襯底上制備氟化、網(wǎng)紋表面的工藝路線圖， 其中該網(wǎng)紋表面包含具有溝槽結(jié)構(gòu)的網(wǎng)紋圖型，且在該網(wǎng)紋表面上設(shè)置了氟硅烷涂層。圖2是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式，在柔性襯底上制備氟化、網(wǎng)紋表面的工藝路線圖，其中該網(wǎng)紋表面包含具有溝槽結(jié)構(gòu)，且在該網(wǎng)紋表面上設(shè)置了氟硅烷涂層。圖3是包含了具有網(wǎng)紋(波浪)側(cè)壁的溝槽結(jié)構(gòu)的氟硅烷涂層網(wǎng)紋表面的顯微照相。圖4是圖3的表面的替代圖像。圖5包括了顯示了平行方向(左列)和垂直方向(右列)上在溝槽結(jié)構(gòu)上的水、 十六烷(HD)以及固體油墨的固著液滴的照片。
具體實(shí)施例方式此處描述了制備具有高疏油表面或者超疏油表面的柔性裝置的方法，其包括提供柔性襯底；在該柔性襯底上設(shè)置硅層；采用光刻法在該柔性襯底上生成網(wǎng)紋圖案，其中埃網(wǎng)紋圖案包含溝槽結(jié)構(gòu)；以及通過(guò)在其上設(shè)置保形、疏油涂層化學(xué)修飾該網(wǎng)紋表面；提供具有高疏油表面或超疏油表面的柔性裝置，在一個(gè)實(shí)施方式中，提供具有同時(shí)超疏油和超疏水的表面的柔性裝置。此處所述的高疏油可被描述為當(dāng)烴基液體(例如，油墨)的液滴與表面形成高接觸角(例如從約130° -約175°或從約135° -約170°的接觸角)時(shí)。此處所述的超疏油可被描述為當(dāng)烴基液體(例如，油墨)的液滴與表面形成高接觸角(例如大于150°，或從大于約150° -約175°或從大于約150° -約160°的接觸角)時(shí)。此處所述的超疏油還可被描述為當(dāng)烴基液體(例如，十六烷)的液滴與表面形成約1°至小于約30°或約1°至小于約25°的滑移角，或小于約25°的滑移角，或小于約 15°的滑移角，或小于約10°的滑移角時(shí)。此處所述的高疏水可被描述為當(dāng)水的液滴與表面形成高接觸角(例如從約 130° -約180°的接觸角)時(shí)。此處所述的超疏水可被描述為當(dāng)水的液滴與表面形成高接觸角(例如大于約150°，或從大于約150° -約180°的接觸角)時(shí)。此處所述的超疏水還可被描述為當(dāng)水的液滴與表面形成約1°至小于約30°或約1°至小于約25°的滑移角，或小于約25°的滑移角，或小于約15°的滑移角，或小于約 10°的滑移角時(shí)。此處的具有超疏油表面的柔性裝置可通過(guò)任意合適的方法制備。參考圖1，在實(shí)施方式中，此處的具有超疏油表面的柔性裝置可通過(guò)沉積硅薄層制備，可通過(guò)例如在柔性襯底12的大面積上噴濺無(wú)定形硅10。該硅薄層可具有任意合適的厚度。在一個(gè)實(shí)施方式中，該硅層可以從約500至約5000納米或約3000納米的厚度沉積在該柔性襯底上。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，其中該硅層包括以從約1至約5微米厚度沉積的無(wú)定形硅。任意合適的材料可被選作此處的柔性襯底。在實(shí)施方式中，該柔性襯底可以是塑料膜。在特定的實(shí)施方式中，該柔性襯底可選自聚亞胺膜、聚乙烯萘亞甲酯膜、聚乙烯對(duì)苯二酸酯膜、聚醚砜、聚醚酰亞胺等，或其組合，盡管上述并非限制。柔性襯底可以具有任意合適的厚度。在實(shí)施方式中，該襯底是厚度為從約5微米至約100微米或從約10微米至約50微米的塑料膜。硅層10可通過(guò)任意合適的方法被沉積到該柔性襯底12上。在實(shí)施方式中，硅薄層通過(guò)濺射或化學(xué)氣相沉積、極高頻等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積、微波等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積、等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積、在直接插入處理中采用超聲噴嘴等等被沉積。包含了溝槽結(jié)構(gòu)(在實(shí)施方式中，微米尺寸的溝槽)的網(wǎng)紋圖案可提供在該柔性襯底上。在實(shí)施方式中，該溝槽結(jié)構(gòu)包含網(wǎng)紋或波浪圖案化的豎直側(cè)壁以及定義在該溝槽結(jié)構(gòu)頂表面的突出內(nèi)曲結(jié)構(gòu)，或兩者。此處所用的網(wǎng)紋或波浪側(cè)壁可表示在側(cè)壁上的亞微米范圍的粗糙。在實(shí)施方式中，該波浪側(cè)壁可具有250納米波浪結(jié)構(gòu)，每個(gè)波浪對(duì)應(yīng)于下文所述的一個(gè)蝕刻循環(huán)。網(wǎng)紋圖案包括可通過(guò)光刻法技術(shù)在硅涂層襯底上生成的溝槽結(jié)構(gòu)。例如，該該柔性襯底12上的硅層10可根據(jù)已知的光刻法進(jìn)行制備和清潔。然后可應(yīng)用光刻膠14，通過(guò)例如旋涂或縫模涂層將該光刻膠材料14涂覆在硅層10上?？蛇x用任意合適的光刻膠。在實(shí)施方式中，該光刻膠可以是能從Rohm and Haas獲得的MegaTMP0SitTM SPR 700光刻膠。光刻膠14隨后可根據(jù)本領(lǐng)域已知的方法被暴露和顯影，通常是通過(guò)暴露至紫外光和暴露至有機(jī)顯影劑如含氫氧化鈉的顯影劑或無(wú)金屬離子顯影劑(例如四甲基氫氧化銨)。包括溝槽結(jié)構(gòu)16的網(wǎng)紋圖案可通過(guò)本領(lǐng)域已知的任意合適方法蝕刻得到。一般而言，蝕刻可包括采用液體或等離子化學(xué)試劑去除未被掩模14所保護(hù)的硅層。在實(shí)施方式中，可采用深反應(yīng)離子蝕刻技術(shù)來(lái)生成具有波浪側(cè)壁的溝槽結(jié)構(gòu)。蝕刻過(guò)程后，光刻膠可通過(guò)任意合適的方法去除。例如，光刻膠可通過(guò)采用液體脫膠劑或含等離子氧去除。在實(shí)施方式中，光刻膠可采用02等離子處理剝除，例如采用可由力口利福尼亞 Santa Clara 的 Surplus Process Equipment Corporation 獲得的 GaSonicsAura 1000灰化系統(tǒng)剝除。在剝除后，可清潔該襯底，例如在熱piranha清潔工藝中進(jìn)行清潔。在該柔性襯底上形成表面生成表面網(wǎng)紋后，該表面網(wǎng)紋可被化學(xué)修飾?；瘜W(xué)修飾此處所用的網(wǎng)紋襯底可包括任意合適的襯底化學(xué)處理，例如，提供或增強(qiáng)網(wǎng)紋表面的疏油性。在實(shí)施方式中，化學(xué)修飾網(wǎng)紋襯底表面包括在該網(wǎng)紋硅表面上設(shè)置由全氟化烷基鏈組成的自組裝層。多種技術(shù)，例如分子氣相沉積技術(shù)、化學(xué)氣相沉積技術(shù)或者溶液涂覆技術(shù)可被用于將該全氟化烷基鏈的自組裝層沉積到該網(wǎng)紋硅表面上。在實(shí)施方式中，化學(xué)修飾該網(wǎng)紋襯底包括通過(guò)分子氣相沉積、化學(xué)氣相沉積或溶液自組裝技術(shù)將氟硅烷涂層保形地自組裝在網(wǎng)紋表面上的化學(xué)修飾。在特定的實(shí)施方式中，化學(xué)修飾網(wǎng)紋襯底包括采用分子氣相沉積技術(shù)或溶液涂層技術(shù)沉積由十三氟-1，1，2，2-四氫辛基三氯硅烷、十三氟_1，1，2， 2-四氫辛基三甲氧基硅烷、十三氟-1，1，2，2-四氫辛基三乙氧基硅烷、十七氟-1，1，2，2-四氫辛基三氯硅烷、十七氟-1，1，2，2-四氫辛基三甲氧基硅烷、十七氟-1，1，2，2-四氫辛基三乙氧基硅烷或其組合等等組裝的層。在特定的實(shí)施方式中，包括脈沖或時(shí)間復(fù)用蝕刻的Bosch深反應(yīng)離子蝕刻工藝被用于生成網(wǎng)紋溝槽表面結(jié)構(gòu)。該Bosch工藝可包括采用多個(gè)蝕刻循環(huán)來(lái)生成豎直蝕刻，其中每個(gè)循環(huán)包括三個(gè)獨(dú)立的步驟1)沉積保護(hù)性鈍化層，2)蝕刻1，在需要處去除鈍化層的蝕刻循環(huán)，以及3)蝕刻2，各向同性蝕刻硅的蝕刻循環(huán)。每個(gè)步驟持續(xù)數(shù)秒。鈍化層由C4F8 生成，其與Teflon 類似，并能保護(hù)整個(gè)襯底不受進(jìn)一步化學(xué)攻擊和防止進(jìn)一步蝕刻。然而，在蝕刻1階段，攻擊襯底的定向離子(directional ion)在需要處攻擊該鈍化層。該離子與該鈍化層碰撞并將其濺開(kāi)，將該襯底上的所需區(qū)域在蝕刻2中暴露至化學(xué)蝕刻劑。蝕刻2用于在短時(shí)間內(nèi)(例如，約5-約10秒)各向同性刻蝕硅。更短的蝕刻2步驟得到更小的波周期(5秒可帶來(lái)約250納米)，更長(zhǎng)的蝕刻2得到更長(zhǎng)的波周期(10秒可帶來(lái)約880 納米)。該蝕刻循環(huán)可被重復(fù)至獲得所需的溝槽高度。因此，在此處的實(shí)施方式中，光刻法包括采用多個(gè)蝕刻循環(huán)來(lái)生成豎直蝕刻，其中該多個(gè)蝕刻循環(huán)的每一個(gè)包括a)沉積保護(hù)性鈍化層，b)在需要處蝕刻去除鈍化層，和c)各向同性蝕刻硅；以及d)重復(fù)步驟a)至c) 直至獲得所需的溝槽結(jié)構(gòu)構(gòu)造。在該方法中，可生成具有網(wǎng)紋或波浪側(cè)壁的溝槽結(jié)構(gòu)，其中每個(gè)波浪對(duì)應(yīng)于一個(gè)蝕刻循環(huán)。在實(shí)施方式中，該溝槽結(jié)構(gòu)包括波浪側(cè)壁，突出的內(nèi)曲結(jié)構(gòu)，或其組合。周期性“波浪”結(jié)構(gòu)的大小可以是任意合適的大小。在此處特定的實(shí)施方式中，該溝槽結(jié)構(gòu)的波浪側(cè)壁的每個(gè)“波浪”的大小為從約100納米至約1000納米，或約250納米。轉(zhuǎn)向圖2，本方法的一個(gè)實(shí)施方式包括在柔性襯底上生成網(wǎng)紋結(jié)構(gòu)，其包含在最頂層上具有突出內(nèi)曲結(jié)構(gòu)的溝槽結(jié)構(gòu)。該方法包括采用兩種氟蝕刻方法(CH3F/02和SF6/02) 的組合的類似方法。參考圖2，該方法可包括提供柔性襯底200，其上具有清潔的硅層，在該清潔的硅層201上沉積Si02薄膜202 (例如通過(guò)濺射或等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)，向該柔性襯底200上的硅層201涂覆的硅氧化物202應(yīng)用光刻膠材料204，(例如采用SPRTM 700-1. 2光刻膠通過(guò)5 1光刻法)對(duì)該光刻膠材料204進(jìn)行暴露和顯影，采用氟基反應(yīng)離子(CH3F/02)蝕刻以在該Si02層中限定溝槽圖案206，采用第二氟基反應(yīng)離子(SF6/02) 蝕刻過(guò)程，然后通過(guò)熱剝除和piranha清潔生成在最頂層上具有突出內(nèi)曲結(jié)構(gòu)210的網(wǎng)紋溝槽208。然后可用保形疏油涂層212涂覆該圖案化陣列以提供包括了在頂表面具有突出內(nèi)曲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)紋溝槽的超疏油柔性裝置。在特定的實(shí)施方式中，此處所述的具有超疏油表面的柔性裝置可采用滾動(dòng)條式制網(wǎng)(roll-to-roll web fabrication)技術(shù)進(jìn)行制備。該實(shí)施方式通常包括在柔性塑料卷上生成具有超疏油表面的柔性裝置。例如，一個(gè)包含了柔性襯底的卷通過(guò)第一站，在該站中通過(guò)例如化學(xué)氣相沉積或?yàn)R射將一個(gè)無(wú)定形硅層沉積在柔性襯底上，然后通過(guò)縫模涂覆光刻膠，然后通過(guò)第二站，其包括掩模和暴露/顯影站，然后通過(guò)蝕刻站，繼而通過(guò)清潔站。該網(wǎng)紋、柔性襯底可隨后通過(guò)涂層站，其中可通過(guò)保形疏油涂層修飾該網(wǎng)紋、柔性襯底。通常采用兩種狀態(tài)來(lái)描述粗糙表面上的液滴之間的復(fù)合液-固界面 Cassie-Baxter 狀態(tài)和 Wenzel 狀態(tài)。在 Cassie-Baxter 狀態(tài)(TrCB)和 Wenzel 狀態(tài)(fW)
下的液滴的靜態(tài)接觸角分別由方程⑴和⑵給出。
cosTCB = R// cosTy + / - 1(1)
CosTrW = r cosT^y(2)其中f是計(jì)劃潤(rùn)濕面積的面積分?jǐn)?shù)，Rf是潤(rùn)濕面積上的粗糙度比，Rf f是固體面積分?jǐn)?shù)，r是粗糙度比，而Τγ是液滴與平坦表面的接觸角。在Cassie-Baxter狀態(tài)下，液滴主要“位于”空氣中，并具有極大的接觸角 (▼CB)。根據(jù)該方程，當(dāng)液體和表面高度排斥時(shí)(例如在TySQOc3時(shí))，液滴處于 Cassie-Baxter在此處的實(shí)施方式中，具有此處的網(wǎng)紋表面的裝置是超疏水的，其具有大于約 150°的極高的水接觸角和小于或等于約10°的低滑移角。對(duì)于烴基液體(例如油墨，以十六烷為范例)，在實(shí)施方式中，包含了在頂表面形成突出內(nèi)曲結(jié)構(gòu)的溝槽結(jié)構(gòu)的網(wǎng)紋表面賦予該表面足夠的“排斥性”(即，Τγ = 73°)，從而導(dǎo)致十六烷液滴在網(wǎng)紋、疏油表面的液-固界面形成Cassie-Baxter狀態(tài)。然而，隨著表面涂層的疏油性下降，該網(wǎng)紋表面實(shí)際上由Cassie-Baxter狀態(tài)過(guò)渡至Wenzel狀態(tài)。在此處的實(shí)施方式中，表面網(wǎng)紋和化學(xué)修飾(例如設(shè)置在該網(wǎng)紋表面上的FOTS涂層)的組合使得該網(wǎng)紋表面具有超疏油性。在平坦表面上，疏油性涂層表示該涂層具有大于約100°的水接觸角和大于約50°的十六烷接觸角。在此處的實(shí)施方式中，疏油性表示= 73°。此處所用超疏水可被描述為當(dāng)水或液體的液滴與表面形成高接觸角(例如從約 130° -約180°的接觸角，或從大于約150°的接觸角)時(shí)。圖3提供了根據(jù)本發(fā)明的包含氟硅烷涂層溝槽(寬3微米，節(jié)距6微米)的結(jié)構(gòu)的顯微照相。圖4提供了圖3的結(jié)構(gòu)的替代圖像，顯示了頂表面形成突出內(nèi)曲結(jié)構(gòu)的波浪側(cè)壁。該溝槽結(jié)構(gòu)可具有任意合適的間距或密度或固體區(qū)域范圍。在實(shí)施方式中，該溝槽結(jié)構(gòu)具有從0. 5%至約40%或從約1至約20%的固體區(qū)域范圍。該溝槽結(jié)構(gòu)可具有任意合適的寬度和節(jié)距。在特定的實(shí)施方式中，該溝槽結(jié)構(gòu)的寬度為從約0.5至約10微米，或從約1至約5微米，或約3微米。此外，在實(shí)施方式中，該溝槽結(jié)構(gòu)的節(jié)距為從約2至約15微米，或從約3至約12微米，或約6微米。該溝槽結(jié)構(gòu)可具有任意合適的形狀。在實(shí)施方式中，該總體的溝槽結(jié)構(gòu)可具有設(shè)計(jì)形成特定圖案的構(gòu)造。例如，在實(shí)施方式中，該溝槽結(jié)構(gòu)可具有以選定的流動(dòng)方式引導(dǎo)液體流的構(gòu)造。該溝槽結(jié)構(gòu)可限定為任意合適的或需要的總體高度。在實(shí)施方式中，該網(wǎng)紋表面可包含總高度為從約0. 3至約5微米、從約0. 3至約4微米或從約0. 5至約4微米的溝槽圖案?？赏ㄟ^(guò)測(cè)定靜態(tài)和動(dòng)態(tài)接觸角兩者研究氟化網(wǎng)紋表面的表面屬性。圖5是顯示了平行方向(左列)和垂直方向(右列)上在根據(jù)此處所述步驟(但以硅晶片取代柔性襯底) 在硅晶片上制備的包含溝槽結(jié)構(gòu)的氟硅烷涂層網(wǎng)紋表面上的水和十六烷(HD)的固著液滴的一組照片。不希望受限于理論，本發(fā)明人相信觀察到的水和十六烷對(duì)于FOTS網(wǎng)紋表面的高接觸角是表面網(wǎng)紋化和氟化的組合的結(jié)構(gòu)。在特定的實(shí)施方式中，此處的網(wǎng)紋裝置包括了至少一個(gè)波浪側(cè)壁特征或溝槽結(jié)構(gòu)頂表面的突出內(nèi)曲結(jié)構(gòu)，以提供柔性超疏油裝置。不希望受限于理論，本發(fā)明人相信在頂表面的內(nèi)曲結(jié)構(gòu)可明顯提高超疏油性。本發(fā)明人已經(jīng)證明了超疏油表面(例如，其中十六烷液滴與表面形成大于約 150 一的接觸角和小于約10 一的滑移角)可通過(guò)簡(jiǎn)單的光刻法和表面修飾技術(shù)在硅晶片上制造。所制備的超疏油表面是極為“疏油墨的”，并具有噴墨印刷頭的前端面所亟需的表面特性，例如，針對(duì)超脫水(de-wetting)和高維持壓(holding pressure)的高接觸角和針對(duì)自清潔和易清潔的低滑移角。一般而言，油墨接觸角越大，維持壓越好(越高)。維持壓衡量光圈擋板避免油墨罐(貯存器)中壓強(qiáng)升高時(shí)油墨滴出噴嘴開(kāi)口的能力。表1總結(jié)了根據(jù)本發(fā)明的溝槽結(jié)構(gòu)對(duì)于水、十六烷和固體油墨的接觸角數(shù)據(jù)和滑移角數(shù)據(jù)。接觸角和滑移角以測(cè)試液體的4-10液滴進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)本披露的實(shí)施方式制備的超疏油表面包含了寬3微米、節(jié)距6微米的溝槽化表面。在實(shí)施例1中，該溝槽結(jié)構(gòu)包括了具有波浪側(cè)壁的溝槽，其中液滴的滑移與溝槽方向平行。在實(shí)施例2中，該溝槽結(jié)構(gòu)包括了具有波浪側(cè)壁的溝槽，其中液滴的滑移與溝槽方向垂直。在實(shí)施方式中，此處的柔性裝置包括了超疏油表面，其中十六烷在與溝槽方向平行時(shí)或與溝槽方向垂直時(shí)與表面具有從大于約110°至約 175°的接觸角。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，此處的具有超疏油表面的柔性裝置包括了一種表面，其中在與溝槽方向平行時(shí)十六烷與該表面的滑移角小于約30°。表權(quán)利要求
1.制備具有超疏油表面的柔性裝置的方法，其包括 提供柔性襯底；在該柔性襯底上設(shè)置硅層；使用光刻法在該襯底上的該硅層中生成網(wǎng)紋圖案，其中該網(wǎng)紋圖案包括溝槽結(jié)構(gòu)；以及通過(guò)在其上設(shè)置保形疏油涂層化學(xué)修飾該網(wǎng)紋表面； 從而提供具有超疏油表面的柔性裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該光刻法包括采用多個(gè)蝕刻循環(huán)來(lái)生成豎直蝕刻， 其中該多個(gè)蝕刻循環(huán)的每一個(gè)包括a)沉積保護(hù)性鈍化層，b)在需要處蝕刻去除鈍化層，和 c)各向同性蝕刻硅；以及d)重復(fù)步驟a)至c)直至獲得所需的溝槽結(jié)構(gòu)構(gòu)造。
3.具有超疏油表面的柔性裝置，其包括 包含塑料膜的柔性襯底；設(shè)置在該柔性襯底上的硅層，其中該硅層包含網(wǎng)紋溝槽圖案；以及設(shè)置在該網(wǎng)紋表面上的保形疏油涂層。
4.噴墨印刷頭，其包括前端面，其包含具有塑料膜的柔性襯底；設(shè)置在該柔性襯底上的硅層，其中該硅層包含具有溝槽結(jié)構(gòu)的網(wǎng)紋圖案；以及設(shè)置在該網(wǎng)紋表面上的保形疏油涂層。
全文摘要
制備具有超疏油表面的柔性裝置的方法，其包括提供柔性襯底；在該柔性襯底上設(shè)置硅層；使用光刻法在該襯底上的該硅層中生成網(wǎng)紋圖案，其中該網(wǎng)紋圖案包括溝槽結(jié)構(gòu)；以及通過(guò)在其上設(shè)置保形疏油涂層化學(xué)修飾該網(wǎng)紋表面；從而提供具有超疏油表面的柔性裝置。
文檔編號(hào)B41J2/16GK102180016SQ20101062439
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
發(fā)明者洪昭, 考克-益·勞 申請(qǐng)人:施樂(lè)公司