具有加强的减阻性质的封闭室表面制造技术

一种装置包括设置在基体表面上的多个封闭室。每个封闭室具有至 少一个小于约1毫米的尺寸，并且构造成在其内保持介质。所述装置还包 括接触所述封闭室的泡沫。所述泡沫具有包括表面活性剂的流体壁，泡 沫层的气泡充填介质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常直接涉及一种用于控制表面上的流体流阻的装置和方法。
技术介绍
引入这部分内容能够更好地理解本专利技术。因此，这部分的描述必须 阅读。这部分的描述不应当理解成现有技术公认的内容，或者不是现有 技术公认的内容。对使用设计表面来减小表面上的流体流阻具有很大的兴趣。在许多申请中存在如下益处 一些具有纳米或微米突起特性的结构表面能够将 液体输送通过通道，又能降低船舶移动穿过液体的阻力。但是，在这些 表面的全部益处实现之前必须克服这些问题。一个问题在于结构表面上的液体的流阻随着液体的压力显著地变 化。如果液体的压力增加，那么液体更大程度地透入所述结构表面，从 而表面上的液体的流阻增加。可选择地是，如果液体的压力减小，那么 液体更小程度地透入结构表面，从而降低了流阻。当空气从液体中扩散 足以在所述结构表面上形成气泡时，也能够增加流阻。例如，通过部分 阻塞管道或通道的横截面，在结构表面上的气泡的形成能够显著地增加 液体的流体，所述结构表面覆盖管道或通道的内表面。本专利技术的实施例通过提供如下的装置以及所述装置的使用方法和制 造方法来克服这些缺陷，所述装置具有一有助于气泡形成的结构表面， 所述气泡能够提供改善的压力稳定性和减小的流阻。
技术实现思路
为了解决上述提及的缺陷，本专利技术的一个实施例是提供一种装置。 该装置包括设置在基体表面上的多个封闭室。所述封闭室具有至少一个 小于约l毫米的尺寸，并且构造成在其内保持介质。所述装置还包括接 触封闭室的泡沫。所述泡沫具有包括表面活性剂的流体壁，泡沫层的气 泡充填介质。本专利技术的另一实施例为方法，其包括控制设置在基体表面上的流体 的流阻。所述方法包括使流体接触多个设置在基体表面上的上述封闭室。所述方法还包括调节流体内的表面活性剂和介质的量，从而在流体和封 闭室之间形成气泡。本专利技术的又一实施例包括制造方法。所述方法包括形成多个设置基 体表面上的上述封闭室，以及使封闭室接触流体。所述方法还包括将表 面活性剂和介质引入流体内，以便在流体和封闭室之间形成气泡。附图说明当阅读附图时，本专利技术可以从下面详细描述中得到更好地理解。各 个特征没有制定标准，为了清楚起见，可以任意地增加或减少。现在参考下面的描述并结合附图进行描述。其中 图1为本专利技术的装置的横截面视图； 图2为图1所示的装置的平面图3和图4示出了用于本专利技术原理的方法的各个阶段的装置的横截 面视图5和图6示出了用于本专利技术原理的方法的各个阶段的装置的透视 图和横截面一见图7-10示出了用于本专利技术原理的制造方法的选择阶段的横截面视图。具体实施例作为本专利技术的一部分，认识到包括封闭式结构的结构化表面具有超 越流体动压力范围的良好稳定性，但常常具有高的流阻。另外还意识到， 封闭室结构的流阻可通过在封闭室的结构与封闭室结构上方的大量流体 之间形成泡沫而得以改善。通过使过度流体的水流与封闭室结构分离， 可大大降低流阻。为了本专利技术，封闭室被限定为具有壁的纳米结构或微结构，除了流 体可被布置在其上方的側面之外，所述壁包围所有侧面上的敞开区域。 这里所用的术语纳米结构指的是表面上预定义的突起特性，所述突 起特性具有至少一个约为l微米或更小的尺寸。这里所用的微结构 指的是表面上预定义的突起特征，所述突起特征具有至少一个约为1毫 米或更小的尺寸。这里所用的术语介质指的是可存在于所述结构表面内的任意气 体或液体。术语液体指的是可存在于所述结构表面内或表面上的任 意气体或液体。在一些示例中，例如所述介质包括存在于封闭室的纳米5结构或微结构内的气体(如空气或氮气)，所述流体包括存在于封闭室 的纳米结构或微结构上方的液体(如水)。本专利技术的一个实施例为一种装置。图i示出了示例性装置ioo的横截面视图，以便显示本专利技术的特定特征。图2示出了沿着图1中的剖面 线2-2的装置100的下部放大平面视图。为了清晰起见，图2中未示出 所述介质和流体。如图1-2所示，装置100包括具有直径107的多个封闭室105，所述 封闭室105设置在基体112的表面110上。在一些示例中，基体112为 平面基体，并且更加优选地为彼此相互接触的层叠平面基体。例如，基 体112可包括无机半导体，如硅或绝缘体上外延硅(SOI)。但是，在其 它示例中，基体112为非平面基体，并可包括其它材料，如塑料或金属。每一个封闭室105为纳米结构或微结构，例如它们每一个都具有至 少一个小于约1毫米的尺寸，并且在一些示例中，小于约1微米。在装 置100的一些实施例中，如图1和2所示的实施例，每个封闭室105约 为1毫米或更小，每个封闭室105的一个尺寸为封闭室105的壁117的 侧向厚度115。在其它实施例中，侧向厚度115小于约l微米。对于图1-2所示的实施例，每个封闭室105呈六边形并共用壁117。 封闭室105的其它实施例可呈圆形、正方形、八边形或其它几何形状， 并且可为不共用壁的独立结构。对于每个封闭室105来说，彼此具有相 同的形状和尺寸是不必要的，尽管为了便于制造并提供具有一致润湿性 的表面，在装置100的一些实施例中优选具有相同的形状和尺寸。封闭室105适于保持其内的介质120。例如，对于图1中所示的装置 100来说，每一封闭室105保持其内的介质120 (如气体)。仍然如图1 所示，装置IOO还包括接触封闭室105的泡沫125。泡沫125具有包括表 面活性剂132的流体壁130，泡沫125的单个气泡135充填介质120。对 于图l所示的实施例来说，泡沫层125位于封闭室105与封闭室105上 方的流体140(如水)之间。流体140也包含介质120和溶于其内的表面 活性剂132。在装置100的一些优选实施例中，泡沫1具有静止泡沫层145。也 就是说，静止泡沫层145的单个气泡135在封闭室105上大致稳定保持 一延长的时间。例如，在优选实施例中，泡沫层145的每个气泡135在 平均至少约为l分钟，并且在一些情况下约为15分钟的时间内与特定的6封闭室105相关。更加优选地是，当流体140和基体112彼此相互移动 (如流体140在基体表面110上方移动，或者基体112移过流体140 )时， 具有静止泡沫层145。然而在其它实施例中，泡沫125是暂时的。在一些 情况下，泡沫125的气泡135在短暂时间内与封闭室105相关，例如小 于1分钟，和小于l秒钟的情况。优选地是，在一些实施例中，在旧的 气泡135溢出并进入大量流体140时，泡沫125会被连续的补充。仍然如图1所示的实施例，流体壁130的至少一部分147大致平行 于封闭室105的壁117,也就是说，流体壁130垂直突出于表面110,因 而使得封闭室105的壁117连续，以便封闭室105同流体140分离。在 其它实施例中，气泡135可大致为球形。在一些情况下，泡沫125的形成取决于具有介质120和存在于流体 140内的表面活性剂132。尤其是，为了形成静止的泡沫层145，在流体 140内具有一定浓度的表面活性剂132和介质120是重要的，在一些情况 下是关键的。以前没有认识到，向流体中添加表面活性剂和介质能够降低相对于 流体移动的微结构或纳米结构表面的流阻。因此，以前没有认识到，流 体内的介质和表面活性剂的浓度就降低流阻而论使效果改变。流体140本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，其包括：　设置在基体表面上的多个封闭室，其中所述封闭室具有至少一个小于约１毫米的尺寸，并且构造成在其内保持介质；以及　接触所述封闭室的泡沫，其中所述泡沫具有包括表面活性剂的流体壁，泡沫层的气泡充填介质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2006.8.30 US 11/468,6501. 一种装置，其包括设置在基体表面上的多个封闭室，其中所述封闭室具有至少一个小于约1毫米的尺寸，并且构造成在其内保持介质；以及接触所述封闭室的泡沫，其中所述泡沫具有包括表面活性剂的流体壁，泡沫层的气泡充填介质。2. 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所述气泡包括静止气泡层。3. 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所述气泡包括短暂气泡。4. 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所述表面活性剂为表面 活性剂分子，所述表面活性剂分子具有极性端和非极性端，其中所述极 性端接触所述流体，所述非极性端接触所述气泡内的介质。5. 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所述流体壁包括两层表 面活性剂分子，每一层都具有与流体接触的表面活性剂分子的极性端和 与所述泡沫内的介质接触的非极性端。6. 如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·S·霍德斯，P·R·科洛纳，T·N·克鲁彭金，T·R·萨拉蒙，J·A·泰勒，
申请(专利权)人：卢森特技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US