專利名稱：具有疏水外表面的三維形狀結(jié)構(gòu)的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有疏水外表面的三維結(jié)構(gòu)的制造方法，更具體地，涉及一種用 來(lái)執(zhí)行表面處理工藝和復(fù)型步驟(implication step)以在三維結(jié)構(gòu)的外表面上提供疏水 性的三維結(jié)構(gòu)制造方法。相關(guān)技術(shù)描述通常，由金屬或聚合物形成的固態(tài)主體的表面具有固有的表面能，該表面能通過(guò) 液體材料與該固態(tài)材料接觸時(shí)該固態(tài)主體和液體之間的接觸角(contact angle)顯示。該 液體可包括水、油等，并且在下文中，水將被作為該液體的實(shí)施例。當(dāng)接觸角小于90°時(shí)，顯 示出其中球狀水滴散失在該固態(tài)主體的表面上以潤(rùn)濕該表面的親水性。另外，當(dāng)接觸角大 于90°時(shí)，顯示出其中球狀水滴被保持在該固態(tài)主體表面上以在該表面上跑動(dòng)(rim)的疏 水性。疏水性的一個(gè)實(shí)例是，在荷花的葉子表面上跑動(dòng)的水滴流動(dòng)而不潤(rùn)濕葉子。進(jìn)一步，當(dāng)對(duì)固態(tài)主體表面進(jìn)行處理以具有微小突起和凹陷時(shí)，該表面的接觸角 就會(huì)改變。也即，當(dāng)表面被處理過(guò)后，接觸角小于90°的親水表面的親水性可能增加，接觸 角大于90°的疏水表面的疏水性可能增加。該固態(tài)主體的親水表面或疏水表面可被應(yīng)用至具有三維形狀的各種產(chǎn)品。特別 地，由于液體可以不潤(rùn)濕該疏水表面且其在外力作用下可以很容易地流動(dòng)，該液體的量和 速度可以增加，且因此該疏水表面可被應(yīng)用至具有三維形狀的各種產(chǎn)品。也即，當(dāng)該疏水表面被應(yīng)用至諸如魚(yú)雷、潛水艇和船舶的結(jié)構(gòu)時(shí)，可以降低施加在 該結(jié)構(gòu)外表面的流動(dòng)阻力。相應(yīng)地，具有疏水表面的結(jié)構(gòu)在相同的推進(jìn)力下比常規(guī)結(jié)構(gòu)行 進(jìn)地更快。此外，由于在該結(jié)構(gòu)的疏水表面上的流速高，異物(foreign material)不會(huì)在 該表面上積聚。另外，當(dāng)該疏水表面被應(yīng)用至諸如車輛的結(jié)構(gòu)的外表面時(shí)，與常規(guī)結(jié)構(gòu)相比空氣 阻力可以被減小。因此，具有疏水表面的車輛在相同的推進(jìn)力下比常規(guī)結(jié)構(gòu)行進(jìn)地更快。將疏水表面應(yīng)用至具有三維形狀的結(jié)構(gòu)的技術(shù)依賴于應(yīng)用半導(dǎo)體制造技術(shù)的微 機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)工藝。該MEMS工藝是一種應(yīng)用半導(dǎo)體技術(shù)的先進(jìn)機(jī)械工程技術(shù)。然而， 用于該半導(dǎo)體工藝的設(shè)備非常昂貴。為了在固態(tài)金屬主體的表面形成納米級(jí)的突起和凹 陷，必須進(jìn)行無(wú)法在普通工作環(huán)境下實(shí)施的多種工藝，例如氧化金屬表面的工藝、施加恒定 溫度及恒定電壓的工藝，以及使用特殊溶液進(jìn)行氧化和蝕刻的工藝。也就是說(shuō)，為了進(jìn)行這 些工藝，需要特別設(shè)計(jì)的凈化室以及需要用于執(zhí)行所述工藝的多種昂貴設(shè)備。盡管疏水表 面具有各種優(yōu)點(diǎn)，但是由于疏水表面的制造局限性其還未被廣泛地使用。
此背景部分中所公開(kāi)的上述信息僅用來(lái)加深對(duì)本發(fā)明背景的理解，因此其可能包 含不構(gòu)成在該國(guó)家對(duì)本領(lǐng)域內(nèi)普通技術(shù)領(lǐng)域人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明致力于提供一種具有以降低的成本和簡(jiǎn)化的工藝形成的疏水表面的三維 結(jié)構(gòu)的制造方法。另外，本發(fā)明致力于提供一種具有疏水外表面的三維結(jié)構(gòu)的制造方法，該疏水外 表面可被應(yīng)用至魚(yú)雷、潛水艇、船舶以及車輛的外表面。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案，一種具有疏水外表面的三維結(jié)構(gòu)的制造方法 包括金屬構(gòu)件準(zhǔn)備步驟，用于準(zhǔn)備一具有相應(yīng)于該三維結(jié)構(gòu)的尺寸的內(nèi)部空間的金屬構(gòu) 件；陽(yáng)極氧化步驟，用于陽(yáng)極氧化該金屬構(gòu)件以及在該金屬構(gòu)件的內(nèi)表面上形成微小孔； 復(fù)型步驟，用于在該金屬構(gòu)件的內(nèi)表面上涂覆一種非潤(rùn)濕聚合物材料以及使該非潤(rùn)濕聚合 物材料形成相應(yīng)于所述微小孔的一個(gè)復(fù)型結(jié)構(gòu)(implication structure)；結(jié)構(gòu)形成步驟， 用于將結(jié)構(gòu)形成材料(structure forming material)附著在金屬構(gòu)件中的復(fù)型結(jié)構(gòu)的暴 露表面上；以及蝕刻步驟，用于蝕刻且除去該金屬構(gòu)件以獲得疏水外表面。該三維結(jié)構(gòu)的制造方法還包括用于在該金屬構(gòu)件的內(nèi)表面上形成微小突起和凹 陷的顆粒噴射步驟，并且該顆粒噴射步驟在金屬構(gòu)件準(zhǔn)備步驟和陽(yáng)極氧化步驟之間進(jìn)行。在該顆粒噴射步驟中，微小顆粒撞擊該金屬構(gòu)件的內(nèi)表面以形成所述微小突起和 凹陷。在陽(yáng)極氧化步驟中，該金屬構(gòu)件被浸入一個(gè)包含電解質(zhì)溶液的陽(yáng)極氧化設(shè)備中， 一個(gè)電極被應(yīng)用至該金屬構(gòu)件，并且形成了具有所述微小孔的陽(yáng)極氧化層。在該陽(yáng)極氧化 步驟中，一種電解質(zhì)溶液被填充至該金屬構(gòu)件的內(nèi)部空間，一個(gè)電極被應(yīng)用至該金屬構(gòu)件， 并且形成了具有所述微小孔的陽(yáng)極氧化層。在復(fù)型步驟中，該非潤(rùn)濕聚合物材料被提供至該金屬構(gòu)件的微小孔，并且該復(fù)型 結(jié)構(gòu)具有多個(gè)相應(yīng)于所述微小孔的柱狀物(columns)。在復(fù)型步驟中，該多個(gè)柱狀物部分地 彼此粘連以形成多個(gè)群組(groups)。在結(jié)構(gòu)形成步驟中，該結(jié)構(gòu)形成材料具有粘附性(adhesion)以被附著在與該復(fù) 型結(jié)構(gòu)接觸的表面上，并且其具有柔性以便被附著至該復(fù)型結(jié)構(gòu)的曲面上。 在蝕刻步驟中，該金屬構(gòu)件被濕蝕刻(wet-etched)。可以形成具有該疏水外表面的多個(gè)結(jié)構(gòu)，并且這些結(jié)構(gòu)可以被結(jié)合在一起。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案的一種具有疏水外表面的三維結(jié) 構(gòu)的制造方法的流程圖。圖2是表示圖1所示的制造方法的圖像的示意圖。圖3是表示圖2(b)所示的在金屬構(gòu)件的內(nèi)表面上形成微小的突起和凹陷的步驟 的示意圖。圖4是表示圖2(c)所示的陽(yáng)極氧化步驟中在金屬構(gòu)件的內(nèi)表面上形成陽(yáng)極氧化 層的步驟的示意圖。
圖5是表示通過(guò)進(jìn)行另一個(gè)陽(yáng)極氧化步驟而在金屬構(gòu)件的內(nèi)表面上形成陽(yáng)極氧 化層的步驟的示意圖。圖6是表示在圖4或圖5所示的在金屬構(gòu)件上進(jìn)行陽(yáng)極氧化步驟之后位于微小突 起和凹陷的表面上的陽(yáng)極氧化層的微小孔的示意圖。圖7是表示用于形成相應(yīng)于在該金屬構(gòu)件的內(nèi)表面上陽(yáng)極氧化層的微小孔的一 個(gè)復(fù)型結(jié)構(gòu)的步驟的示意圖。圖8是表示沿著圖7中的線VIII-VIII所取的復(fù)型設(shè)備的橫截面圖。圖9是表示圖1中示出的制造方法的步驟的示意圖，并且圖9還顯示了用于將具 有疏水外表面的結(jié)構(gòu)附著在一起的步驟。
具體實(shí)施例方式在下面的詳細(xì)描述中，簡(jiǎn)明地通過(guò)圖解的方式僅顯示和描述了本發(fā)明的特定示例 性實(shí)施方案。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到的，所描述的實(shí)施方案可通過(guò)各種不同的方式改 型，所有這些改型都不背離本發(fā)明的主旨或者范圍。圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案的具有疏水外表面的三維結(jié)構(gòu)的 制造方法的流程圖。如圖1所示，由于在根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方案的具有疏水內(nèi)表面的結(jié)構(gòu)的制造 方法中進(jìn)行了步驟Sl—金屬構(gòu)件準(zhǔn)備、步驟S2——小顆粒噴射、步驟S3——陽(yáng)極氧化、 步驟S4——復(fù)型、步驟S5——結(jié)構(gòu)成形以及步驟S6——金屬構(gòu)件蝕刻，與常規(guī)的微機(jī)電系 統(tǒng)(MEMS)工藝相比，該具有疏水內(nèi)表面的結(jié)構(gòu)可由降低的成本簡(jiǎn)單地制造。此外，在根據(jù) 本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的制造方法中，疏水性可在任意三維結(jié)構(gòu)的外表面處實(shí)現(xiàn)。圖2是表示圖1所示的制造方法的圖像的示意圖。如圖2所示，在該三維結(jié)構(gòu)的制造方法中，設(shè)置了具有相應(yīng)于該三維結(jié)構(gòu)的尺寸 的內(nèi)部空間111的金屬構(gòu)件110。也即，該金屬構(gòu)件110起該三維結(jié)構(gòu)的模架的功能，并且 該內(nèi)部空間111具有一個(gè)內(nèi)表面，該內(nèi)表面與該三維結(jié)構(gòu)的外部形狀相同。在根據(jù)本示例性實(shí)施方案的示例性實(shí)施方案的制造方法的預(yù)備工藝中，金屬構(gòu) 件110的內(nèi)表面通過(guò)使用一種溶液來(lái)被電拋光(electro-polished)，所述溶液通過(guò)將 高氯酸和乙醇以1 4的體積比來(lái)組合而獲得，并且該金屬構(gòu)件110的內(nèi)表面被平坦化 (planarized) 0圖3是表示在圖2(b)中示出的金屬構(gòu)件的內(nèi)表面上形成微小突起和凹陷的步驟 的示意圖。如圖1、圖2和圖3所示，在三維結(jié)構(gòu)的制造方法中，在步驟S2——小顆粒噴射中， 噴射微小顆粒11以在金屬構(gòu)件110的內(nèi)表面上形成微小突起和凹陷114。一顆粒噴射單元 10被用來(lái)執(zhí)行該步驟S2——小顆粒噴射。該顆粒噴射單元10以一預(yù)定的速度和一預(yù)定的 壓力將微小顆粒11噴射至金屬構(gòu)件110的內(nèi)表面。根據(jù)將要在金屬構(gòu)件110上形成的微小突起和凹陷114的設(shè)計(jì)尺寸，該微小顆 粒11的噴射速度和壓力可以變化。也即，該微小突起和凹陷114的尺度(scale)由凹陷 (凹)112的深度以及突起(凸)113的高度、或突起(凸)113之間的距離來(lái)確定。該微小 突起和凹陷114的尺度可根據(jù)顆粒噴射單元10的噴射速度和噴射壓力、以及微小顆粒11
5的尺寸而變化，并且影響微小突起和凹陷114的尺度的所述噴射速度和壓力以及微小顆粒 的尺寸都是被預(yù)先設(shè)計(jì)的，因此微小顆粒11的尺寸可以被改變。微小顆粒11撞擊金屬構(gòu)件110的內(nèi)表面，通過(guò)撞擊能量在金屬構(gòu)件110的內(nèi)表面 上形成微小突起和凹陷114。在這種情況下，需要將微小顆粒11均勻地噴射在金屬構(gòu)件110 的內(nèi)表面上，以在金屬構(gòu)件110的內(nèi)表面上均一地形成微小突起和凹陷114。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，一用于噴射砂粒的噴砂機(jī)被用作顆粒噴射單元 10，以噴射小顆粒一諸如金屬球而不是砂粒。圖4是表示在圖2(c)所示的陽(yáng)極氧化步驟中在金屬構(gòu)件的內(nèi)表面上形成陽(yáng)極氧 化層的步驟的示意圖。如圖1、圖2和圖4所示，在該三維結(jié)構(gòu)的制造方法中，進(jìn)行了用于陽(yáng)極氧化金屬 構(gòu)件110以在金屬構(gòu)件110的內(nèi)表面上形成微小孔的陽(yáng)極氧化步驟S3。在陽(yáng)極氧化步驟 中，當(dāng)金屬構(gòu)件110被浸入電解質(zhì)溶液22中且應(yīng)用一電極時(shí)，一個(gè)具有微小孔的陽(yáng)極氧化 層120在該金屬構(gòu)件110的內(nèi)表面上形成。相應(yīng)地，在該陽(yáng)極氧化步驟中，可以形成比在金 屬構(gòu)件110上形成的微小突起和凹陷114更微小的納米級(jí)的微小孔。圖4中所示的陽(yáng)極氧化設(shè)備20被用來(lái)進(jìn)行本發(fā)明示例性實(shí)施方案中的陽(yáng)極氧化 步驟。在該陽(yáng)極氧化設(shè)備20的主體21的內(nèi)部存儲(chǔ)空間中提供了一種電解質(zhì)溶液22 (例如， 0. 3M乙二酸C2H2O4或者磷酸)，并且金屬構(gòu)件110和另一金屬構(gòu)件23被浸入電解質(zhì)溶液22 中。該陽(yáng)極氧化設(shè)備20包括一個(gè)能量供給單元24，金屬構(gòu)件110被連接至該能量供給單元 24的陽(yáng)極和陰極中的一個(gè)，由鉬(platinum)材料制成的金屬構(gòu)件23被連接至該能量供給 單元24的另一電極。在此，任何材料都可被用于金屬構(gòu)件23，如果該材料是一個(gè)可向其應(yīng) 用電源的導(dǎo)體。隨后，當(dāng)金屬構(gòu)件110和金屬構(gòu)件23被保持為在其間具有一個(gè)預(yù)定的距離 時(shí)，能量供給單元24施加一個(gè)預(yù)定的恒定電壓。在這種情況下，電解質(zhì)溶液22被保持在一 個(gè)預(yù)定的溫度(例如，15°C )，并且一個(gè)攪動(dòng)器(stirrer)被用來(lái)攪動(dòng)溶液以防止溶液濃度 出現(xiàn)偏移(deflection)。由此，作為陽(yáng)極氧化層120的氧化鋁(alumina)在金屬構(gòu)件110 上形成。在陽(yáng)極氧化步驟之后，金屬構(gòu)件110被從電解質(zhì)溶液22中移除，該金屬構(gòu)件在去 離子(deionized)水中被清洗一預(yù)定的時(shí)間，并且在一預(yù)定時(shí)間中(例如，約一小時(shí))以一 預(yù)定溫度進(jìn)行干燥。因此，不僅在步驟S2——小顆粒噴射中，在金屬構(gòu)件110上形成了微小突起和凹 陷114，而且在步驟S2——陽(yáng)極氧化中，在陽(yáng)極氧化層120上形成了比微小突起和凹陷114 更微小的納米級(jí)的微小孔121，如圖6所示。圖5是表示通過(guò)進(jìn)行另一陽(yáng)極氧化步驟而在金屬構(gòu)件的內(nèi)表面上形成陽(yáng)極氧化 層的步驟的示意圖。如圖1、圖2和圖5所示，在該三維結(jié)構(gòu)的制造方法中，當(dāng)金屬構(gòu)件110比預(yù)定尺寸 大時(shí)，圖4中所示的陽(yáng)極氧化設(shè)備20不能容納該金屬構(gòu)件110。在這種情況下，在該三維 結(jié)構(gòu)的制造方法中，電解質(zhì)溶液22填充金屬構(gòu)件110的內(nèi)部空間111以進(jìn)行該陽(yáng)極氧化步 驟。也即，在該三維結(jié)構(gòu)的制造方法中，金屬構(gòu)件110和鉬材料制成的金屬構(gòu)件23被分別 地連接至能量供給單元24的電極，且施加一個(gè)恒定電壓。如圖5所示，在該三維結(jié)構(gòu)的制 造方法中，如所述的，該陽(yáng)極氧化步驟可在沒(méi)有附加的陽(yáng)極氧化設(shè)備的情況下進(jìn)行，并且不 相對(duì)于除該金屬構(gòu)件110的內(nèi)部空間111以外的區(qū)域進(jìn)行該陽(yáng)極氧化步驟。因此，在該三維結(jié)構(gòu)的制造方法中，可以在圖5所示的步驟中形成這樣的陽(yáng)極氧化層120，其具有比在金 屬構(gòu)件110上形成的微小突起和凹陷114更微小的納米級(jí)的微小孔121。圖7是表示用來(lái)形成相應(yīng)于金屬構(gòu)件內(nèi)表面上的陽(yáng)極氧化層的微小孔的復(fù)型結(jié) 構(gòu)的步驟的示意圖，且圖8是表示沿圖7中的線VIII-VIII所取的復(fù)型設(shè)備的橫截面圖。如圖1、圖2、圖7和圖8所示，在該三維結(jié)構(gòu)的制造方法中，進(jìn)行了用于在金屬構(gòu) 件110的內(nèi)部空間上涂覆非潤(rùn)濕聚合物材料以使該非潤(rùn)濕聚合物材料形成相應(yīng)于金屬構(gòu) 件Iio的微小孔121的復(fù)型結(jié)構(gòu)130的復(fù)型步驟4。復(fù)型設(shè)備30包括一主體31、一在主體31中具有預(yù)定存儲(chǔ)空間的存儲(chǔ)部分32、一 設(shè)置在存儲(chǔ)部分32中的非潤(rùn)濕聚合物溶液33、以及一設(shè)置在主體31的側(cè)表面上以使存儲(chǔ) 部分32的非潤(rùn)濕聚合物溶液33固化的冷卻單元34。在復(fù)型設(shè)備30中，金屬構(gòu)件110作為復(fù)型框架被浸入非潤(rùn)濕聚合物溶液33中，并 且該非潤(rùn)濕聚合物材料被涂覆在金屬構(gòu)件110的外表面上。也即，該非潤(rùn)濕聚合物溶液33 被提供至金屬構(gòu)件110的微小孔121中，并且圍繞金屬構(gòu)件110的非潤(rùn)濕聚合物材料被復(fù) 型設(shè)備30的冷卻單元34固化。如所描述的，在該三維結(jié)構(gòu)的制造方法中，由于非潤(rùn)濕聚 合物材料被涂覆在金屬構(gòu)件110的內(nèi)表面上，該非潤(rùn)濕聚合物材料形成具有相應(yīng)于微小孔 121的形狀的陰極形狀(cathode shape)表面的復(fù)型結(jié)構(gòu)130。也即，由于復(fù)型結(jié)構(gòu)130具 有相應(yīng)于微小孔121的陰極形狀的陽(yáng)極形狀(anode shape)表面，該復(fù)型結(jié)構(gòu)130具有多 個(gè)柱狀物。在這種情況下，非潤(rùn)濕聚合物溶液33由聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙丙烯(FEP)共 聚物以及過(guò)氟烷氧基(PFA)中的至少一種材料形成。然而，當(dāng)金屬構(gòu)件110比在該三維結(jié)構(gòu)的制造方法的復(fù)型步驟S4中的預(yù)定尺寸大 時(shí)，圖7所示的復(fù)型設(shè)備30不可容納該金屬構(gòu)件110。在這種情況下，在該三維結(jié)構(gòu)的制造 方法中，非潤(rùn)濕聚合物溶液33填充金屬構(gòu)件110的內(nèi)部空間111，并且非潤(rùn)濕聚合物溶液 33通過(guò)為金屬構(gòu)件110設(shè)立的溫度被冷卻以使該非潤(rùn)濕聚合物材料固化。如所描述的，在 該三維結(jié)構(gòu)的制造方法中，復(fù)型結(jié)構(gòu)130可以在金屬構(gòu)件110的陽(yáng)極氧化層120上形成，而 不需要附加的復(fù)型設(shè)備30。隨后，在該三維結(jié)構(gòu)的制造方法中，如圖2(e)所示，進(jìn)行用于將結(jié)構(gòu)形成材料140 附著至復(fù)型結(jié)構(gòu)130的暴露表面上的結(jié)構(gòu)形成步驟S5。該結(jié)構(gòu)形成材料140具有附著性 以被附著至與復(fù)型結(jié)構(gòu)130接觸的表面，并且其具有柔性以便被附著在復(fù)型結(jié)構(gòu)130的 曲面上。也即，將該三維結(jié)構(gòu)的制造方法應(yīng)用至三維形狀——諸如魚(yú)雷、潛水艇、船舶以及 車輛——時(shí)，需要使用一種用于柔性地附著在該三維結(jié)構(gòu)的外部部分上的材料。丙烯醛基 (acryl)薄膜可以被用于結(jié)構(gòu)形成材料140，但并不局限于此，而是可以使用用于柔性地附 著在該三維結(jié)構(gòu)的部分上的各種材料。隨后，在該三維結(jié)構(gòu)的制造方法中，如圖2 (f)所示，進(jìn)行用于蝕刻金屬構(gòu)件110和 陽(yáng)極氧化層120的蝕刻步驟S6，且因此獲得了具有由復(fù)型結(jié)構(gòu)130和結(jié)構(gòu)形成材料140形 成的疏水外表面的結(jié)構(gòu)100。在蝕刻步驟中，金屬構(gòu)件110和陽(yáng)極氧化層120被移除。因此，根據(jù)本發(fā)明的示例 性實(shí)施方案，如圖2 (f)所示，復(fù)型結(jié)構(gòu)130和結(jié)構(gòu)形成材料140保留，具有疏水外表面的結(jié) 構(gòu)100包括復(fù)型結(jié)構(gòu)130上多個(gè)柱狀物，以及所述多個(gè)柱狀物部分地彼此粘連以形成多個(gè)CN 群組。也即，由于復(fù)型結(jié)構(gòu)130的內(nèi)表面以與荷花的葉子的斷面相同的斷面形式形成，提供 了親水性被最小化的疏水性，且因此與液體的接觸角被顯著地增大至大于160°。圖9是表示圖1中所示的制造方法的步驟的示意圖，并且圖9還顯示了用于將具 有疏水外表面的結(jié)構(gòu)附著在一起的步驟。圖9中所示的三維結(jié)構(gòu)的制造方法基本上與圖1所示的步驟相同，除了金屬構(gòu)件 210的形狀不同于圖2中所示的金屬構(gòu)件110的形狀。也即，金屬構(gòu)件210具有對(duì)應(yīng)于該 被制造的三維結(jié)構(gòu)的一部分的內(nèi)部空間211。在該被制造的三維結(jié)構(gòu)中，進(jìn)行圖9(b)中 所示的微小顆粒噴射步驟、圖9(c)中所示的陽(yáng)極氧化步驟、圖9(d)中所示的復(fù)型步驟、圖 9(e)中所示的結(jié)構(gòu)形成步驟以及圖9(f)中所示的蝕刻步驟，以形成具有疏水外表面的結(jié) 構(gòu)201。具有疏水外表面的結(jié)構(gòu)201是將要被制造的三維結(jié)構(gòu)的一部分。相應(yīng)地，在該三維 結(jié)構(gòu)的制造方法中，制造多個(gè)具有疏水外表面的結(jié)構(gòu)201和202，該結(jié)構(gòu)201和202被附著 在一起，且最終制造出一個(gè)三維結(jié)構(gòu)200。在此，參考標(biāo)記220表示一陽(yáng)極氧化層，參考標(biāo)記230表示一復(fù)型結(jié)構(gòu)，以及參考 標(biāo)記240表示一種結(jié)構(gòu)形成材料。如所描述的，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，疏水性可以被提供至三維結(jié)構(gòu)的外 表面，而不需要使用常規(guī)MEMS工藝所需的高成本設(shè)備，且制造成本降低以及制造工藝被簡(jiǎn) 化。另外，由于空間限制，很難向具有大表面的三維結(jié)構(gòu)的外表面提供疏水性，但是在 本發(fā)明的示例性實(shí)施方案中，可以向具有大表面的三維結(jié)構(gòu)的外表面——諸如魚(yú)雷、潛水 艇、船舶以及車輛——提供疏水性，而沒(méi)有空間的限制。盡管已結(jié)合目前被認(rèn)為實(shí)際可行的示例性實(shí)施方案描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解的 是，本發(fā)明并不限于在此公開(kāi)的實(shí)施方案，相反地，本發(fā)明旨在覆蓋包括在所附的權(quán)利要求 的主旨和范圍內(nèi)的各種改型和等價(jià)布置。
權(quán)利要求
一種具有疏水外表面的三維結(jié)構(gòu)的制造方法，包括準(zhǔn)備一具有相應(yīng)于該三維結(jié)構(gòu)的尺寸的內(nèi)部空間的金屬構(gòu)件；陽(yáng)極氧化該金屬構(gòu)件以及在該金屬構(gòu)件的內(nèi)表面上形成微小孔；通過(guò)在該金屬構(gòu)件的內(nèi)表面上涂覆一種非潤(rùn)濕聚合物材料以形成一復(fù)型，且使該非潤(rùn)濕聚合物材料形成相應(yīng)于所述微小孔的復(fù)型結(jié)構(gòu)；通過(guò)將一種結(jié)構(gòu)形成材料附著至該金屬構(gòu)件中的所述復(fù)型結(jié)構(gòu)的暴露表面上以形成一結(jié)構(gòu)；以及蝕刻且除去該金屬構(gòu)件以獲得一個(gè)疏水外表面。
2.如權(quán)利要求1所述的制造方法，還包括噴射顆粒以在所述金屬構(gòu)件的內(nèi)表面上形成 微小突起和凹陷。
3.如權(quán)利要求2所述的制造方法，其中微小顆粒撞擊所述金屬構(gòu)件的內(nèi)表面以形成所 述微小突起和凹陷。
4.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中所述金屬構(gòu)件被浸入一個(gè)包括一種電解質(zhì)溶液 的陽(yáng)極氧化設(shè)備中，一個(gè)電極被應(yīng)用至該金屬構(gòu)件，以及形成了一個(gè)具有所述微小孔的陽(yáng)極氧化層。
5.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中一種電解質(zhì)溶液填充該金屬構(gòu)件的內(nèi)部空間， 一個(gè)電極被應(yīng)用至該金屬構(gòu)件，以及形成了一個(gè)具有所述微小孔的陽(yáng)極氧化層。
6.如權(quán)利要求4或5所述的制造方法，其中所述電解質(zhì)溶液是乙二酸C2H204溶液和磷 酸溶液中的一種。
7.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中所述非潤(rùn)濕聚合物材料被提供至該金屬構(gòu)件的 所述微小孔，以及該復(fù)型結(jié)構(gòu)具有多個(gè)相應(yīng)于所述微小孔的柱狀物。
8.如權(quán)利要求7所述的制造方法，其中所述多個(gè)柱狀物部分地彼此粘連以形成多個(gè)群組。
9.如權(quán)利要求8所述的制造方法，其中非潤(rùn)濕聚合物溶液由聚四氟乙烯(PTFE)、氟化 乙丙烯(FEP)共聚物和過(guò)氟烷氧基(PFA)中的至少一種材料形成。
10.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中所述結(jié)構(gòu)形成材料具有粘附性以被附著在與 該復(fù)型結(jié)構(gòu)接觸的表面上。
11.如權(quán)利要求10所述的制造方法，其中所述結(jié)構(gòu)形成材料具有柔性以便被附著在該 復(fù)型結(jié)構(gòu)的曲面上。
12.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中所述金屬構(gòu)件被濕蝕刻。
13.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中形成了具有該疏水外表面的多個(gè)結(jié)構(gòu)，且這些 結(jié)構(gòu)被結(jié)合在一起。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于進(jìn)行表面處理工藝的三維結(jié)構(gòu)的制造方法，以及一個(gè)在該三維結(jié)構(gòu)的外表面上提供疏水性的復(fù)型步驟。在該制造方法中，可以向該三維結(jié)構(gòu)的外表面提供疏水性，而不使用在常規(guī)MEMS工藝中所需的高成本設(shè)備，且該制造成本被降低以及該制造工藝被簡(jiǎn)化。另外，由于空間限制，很難向具有大表面的三維結(jié)構(gòu)的外表面提供疏水性，但在本發(fā)明的示例性實(shí)施方案中，可以向具有大表面的三維結(jié)構(gòu)的外表面——諸如魚(yú)雷、潛水艇、船舶以及車輛——提供疏水性，而沒(méi)有空間限制。
文檔編號(hào)C25D11/00GK101918620SQ200880123181
公開(kāi)日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2008年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月6日
發(fā)明者樸賢哲, 李尚珉, 李建弘, 林根培, 金東顯, 金東燮, 金俊源, 黃云峰 申請(qǐng)人:浦項(xiàng)工科大學(xué)校產(chǎn)學(xué)協(xié)力團(tuán)