一种在表面上使所需物质形成图案的方法，包括：（ｉ）用压缩流体充满容器（１２）；（ｉｉ）将包括溶剂和所需物质的第一进料流和包括压缩流体的第二进料流引入该容器，其中相对于其在溶剂中的溶解度，所需物质较不可溶于压缩流体，以及溶剂可溶于压缩流体，其中第一进料流分散在压缩流体中，使得可以将溶剂萃取进入压缩流体并沉淀所需物质的颗粒；（ｉｉｉ）通过包括排料装置（１３）的限制管道（１６）从容器（１２）排出各组分，在排料装置（１３）出口以外的一点产生所需物质的颗粒成形束；和（ｉｖ）将接收体表面（１４）暴露于颗粒的成形束。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般来说涉及沉积技术，以及更具体涉及用于输送功能材料的成形束以在接收体上形成图案或图形的技术，所述功能材料以液体或固体颗粒形式沉淀进入可压缩流体，所述可压缩流体处于超临界态或液态以及在环境条件下变成气态。
技术介绍
沉积技术通常定义为在接收体(通常也称为基材等)上沉积溶解和/或分散在流体中的功能材料的技术。使用超临界流体溶剂形成薄膜的技术是已知的。例如，R.D.Smith在US 4,582,731、US 4,734,227和US 4,743,451中公开一种方法，包括将固体材料溶解在超临界流体中，然后通过短孔板使溶液快速膨胀进入相对低压区域，产生分子喷雾。可以将该分子喷雾引导至基材，在其上沉积固体薄膜，或者排入收集腔中收集精细粉末。通过选择孔板的合适几何形状以及保持温度，该方法也可以从聚合物制造超薄纤维。这种方法在本领域中被称为RESS(超临界溶液快速膨胀法)。通常，当功能材料溶解或分散在超临界流体或超临界流体和液体溶剂的混合物，或超临界流体和表面活性剂的混合物，或者这些的组合中，然后快速膨胀引起功能材料的同时沉淀时，认为该方法为RESS方法。Tom，J.W.和Debenedetti，P.B.在“Particle Formation withSupercritical Fluids--a Review”，J. Aerosol. Sci. (1991) 22555-584中论述了RESS技术以及它们在无机、有机、药物和聚合材料中的应用。RESS技术可用于沉淀冲击敏感性固体的微粒，产生非晶体材料的紧密混合物，形成聚合微球以及沉积薄膜。RESS基薄膜沉积技术的一个问题是其仅限于可溶于超临界流体的材料。虽然众所周知助溶剂可以改善一些材料的可溶性，但是可以用RESS基薄膜技术处理的材料种类很少。另一个显著问题是这种技术基本上依赖于通过降低输送系统中的局部压力来形成功能材料颗粒。但是减压使超临界流体的溶解能力降低，以及引起溶质沉淀为精细颗粒，并且，高度动态运转工艺的控制必然非常困难。当助溶剂用于RESS时，需要对防止颗粒由于喷嘴中的浓缩溶剂而溶解或者颗粒过早沉淀以及阻塞喷嘴给予更大关注。Helfgen等人在“Simulation of particle formation during the rapidexpansion of supercritical solutions”，J. of Aerosol Science，32，295-319(2001)中论述了当超声波自由射流膨胀时，颗粒如何成核，以及在马赫盘处和马赫盘以外由于凝聚而继续生长，对控制颗粒特性提出巨大的设计难题。另外，在膨胀装置以外，必须控制气态材料的复合跨音速流，使得颗粒沉积到表面上，而不保持悬浮在膨胀的气体中。这一点不仅取决于流体速率而且取决于颗粒特征。与在制造中应用RESS方法有关的第三个问题应充分认识到完全连续RESS工艺的进展受到要膨胀的储液消耗的限制。因此，需要可以改善颗粒特性控制的技术，以使得可以对于更宽种类的材料，用压缩载体流体在接收体表面上连续沉积均匀薄膜。Fulton等人在“Thin fluoropolymer films and nanoparticle coatingsfrom the rapid expansion of supercritical carbon dioxide solutions withelectrostatic collection”，Polymer，44，3627-3632(2003)中记述了一种方法，使用施加于膨胀喷管端部的电场，形成均匀成核的颗粒时使其带电。然后促使带电颗粒到达固体表面，在这一区域产生均匀的颗粒涂层。但是，该方法并未克服RESS工艺的缺陷，即颗粒特性的控制，并且其适用性仅局限于可溶于超临界流体或其助溶剂混合物的材料。Sievers等人的US 4,970,093公开了一种在基材上沉积薄膜的方法，通过快速释放超临界反应混合物的压力形成不是超临界的蒸汽或气溶胶。在蒸汽或气溶胶中引发化学反应，使得由化学反应产生的所需材料层沉积到基材表面上。或者，超临界流体含有溶解的第一反应物，其与含有第二反应物的气体接触，第二反应物与第一反应物反应形成作为薄膜沉积在基材上的所需材料的颗粒。在两种情况下，该方法仍然依赖于膨胀时形成颗粒以及苦于颗粒特性的有限控制，并且仅有很少种类的材料适合于通过该方法处理。Hunt等人的US 2002/0015797 A1记述了一种用于化学汽相沉积的方法，使用含有液体或液状流体的极细雾化或汽化反应物，所述反应物通过将其释放进入低压区接近其超临界温度，其中得到的雾化或汽化溶液进入火焰或等离子炬，以及形成粉末或者在基材上沉积涂层。在该特殊RESS方法中，超临界流体的快速降压产生液滴的气溶胶。虽然进一步扩展了可能使用的前体数目，但就颗粒特性控制而言，该方法并未改善现有技术，因为颗粒成核以及生长过程以非受控方式与燃烧火焰或等离子的高能区域相互影响。Sievers等人的US 5,639,441记述了一种备选的RESS方法和装置，用于当加压流体膨胀时形成所需物质的精细颗粒，其中该物质首先溶解或悬浮在与第二流体不混溶的第一流体中，然后与优选处于超临界状态的第二流体混合，以及然后将不混溶的混合物减压形成液滴的气载分散体。因此该方法依赖于膨胀时流体液滴的雾化和凝聚，而不是超临界流体中固体颗粒的成核和生长。其实质上是一种RESS方法，因为其试图通过超临界流体的快速膨胀形成液体颗粒。分散体然后进行干燥或加热，以促进在表面上或其附近发生反应形成涂层或精细颗粒。因此，这种方法中的颗粒形成完全在膨胀区之外发生，以及通过类似于常规喷雾或薄膜干燥过程中有效的那些机理发生。Murthy等人的US 4,737,384记述了一种用于在基材上沉积薄金属或聚合物涂层的方法，通过在超临界温度和压力下将基材暴露于在溶剂中含有金属或聚合物的溶液，以及减压或降温到亚临界值，使金属或聚合物的薄涂层沉积到基材上。因为该方法依赖于超临界溶液膨胀时形成颗粒和薄膜，所以其仍然是RESS方法。US 4,923,720和6,221,435公开了液体涂料施涂方法和装置，其中超临界流体用于将粘性的涂料组合物降低到施涂稠度，使其可以以液体喷雾剂形式施涂。该方法由封闭系统构成，依赖于液体喷雾的减压雾化来形成液体涂料。同样，该方法是RESS方法，因为其基于超临界流体的快速膨胀形成液滴。US 6,575,721公开了用于连续处理粉末涂料组合物的系统，其中超临界流体用于将粘性的涂料组合物降低到施涂稠度，使其可以在较低温度下施涂。虽然该方法包括连续处理，但其仍然依赖超临界流体的快速膨胀形成被喷雾干燥的液滴，因此该方法是RESS方法。US 6,471,327公开了一种装置和方法，其将压缩流体中的功能材料的热力学稳定的分散体或溶液从加压储罐集中到接收体上。压缩流体可以处于其超临界状态。该方法并未提供完全连续的稳态过程，因为其受到来自加压储罐的分散体或溶液消耗的限制。此外，加压储罐中的制剂混合物在沉积步骤过程中在标称上处于其热力学平衡状态。Nelson等人在US 20030107614 A1，Nelson等人在US 20030227本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在表面上使所需物质形成图案的方法，包括：（ｉ）用压缩流体充满其中温度和压力受到控制的颗粒形成容器；（ｉｉ）通过第一进料流引入口将包括至少一种溶剂和其中溶解的所需物质的第一进料流引入颗粒形成容器，以及通过第二进料流引入口将 包括压缩流体的第二进料流引入该容器，其中相对于其在溶剂中的溶解度，所需物质较不可溶于压缩流体，而溶剂可溶于压缩流体，其中第一进料流分散在压缩流体中，使得可以将溶剂萃取进入压缩流体并沉淀所需物质的颗粒，（ｉｉｉ）从颗粒形成容器排出压缩 流体、溶剂和所需物质，排出速度基本等于步骤（ｉｉ）中向容器添加这些组分的速率，同时使容器中的温度和压力保持在所需恒定水平，使得容器中颗粒材料的形成发生在基本上稳态条件下，其中压缩流体、溶剂和所需物质通过限制管道排出到低压，由此压缩流体转变为气态，以及其中限制管道包括在排料装置出口以外的一点产生所需物质的颗粒成形束的排料装置，其中流体在排料装置出口之前或之外的位置处于气态；和（ｉｖ）将接收体表面暴露于所需物质的颗粒成形束，并有选择地在接收体表面沉积颗粒图案。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：RV梅塔，R贾干纳塔恩，S贾干纳塔恩，DJ内尔森，
申请(专利权)人：伊斯曼柯达公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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