專利名稱：在噴墨應(yīng)用中采用ald/cvd技術(shù)通過多級粗糙度增強(qiáng)超疏油性和降低粘附力的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及在噴墨應(yīng)用中采用ALD/CVD技術(shù)通過多級粗糙度增強(qiáng)超疏油性和降低粘附力。更具體而言，本發(fā)明涉及一種具有多級超疏油性表面的器件和形成和使用所述器件的方法，其中在半導(dǎo)體層的紋理化微米/亞微米表面上形成包括含金屬粒子的粒子復(fù)合層以提供所述器件以多級粗糙表面。
背景技術(shù)：
液體噴墨系統(tǒng)通常包括一個(gè)或多個(gè)噴墨頭，所述噴墨頭具有多個(gè)噴墨口，液滴從中噴向記錄介質(zhì)。印刷頭的噴墨口從印刷頭中的油墨供應(yīng)腔或歧管(manifold)接收油墨， 而印刷頭又從油墨源如溶融油墨儲存器或油墨盒接收油墨。各噴墨口包括一端與油墨供應(yīng)歧管液體連通的通道。油墨通道的另一端有一個(gè)用于噴射油墨滴的噴孔或噴嘴。噴墨口的噴嘴可以以孔或噴嘴板一其具有對應(yīng)于噴墨口的噴嘴的開口一的形式形成。操作過程中，液滴噴射信號激活噴墨口中的致動器，從油墨噴嘴中將油墨滴噴在記錄介質(zhì)上。隨著記錄介質(zhì)和/或印刷頭組件相對于彼此移動，通過選擇性地激活噴墨口的致動器來噴射油墨滴，沉積的油墨滴即可精確地圖案化從而在記錄介質(zhì)上形成特定文檔和圖像。液體噴墨系統(tǒng)面臨的一個(gè)困難是油墨在印刷頭前部面板(front face)上的潤濕、流涎或溢流。印刷頭前部面板的這種污染可引起或促使油墨噴嘴和通道堵塞，其單獨(dú)地或與潤濕的污染的印刷頭前部面板一起，可導(dǎo)致或促使不發(fā)射(non-firing)或遺漏油墨滴、油墨滴的尺寸過小或尺寸錯(cuò)誤、出現(xiàn)伴線(satellites)、或油墨滴沒對準(zhǔn)在記錄介質(zhì)上,從而導(dǎo)致印刷質(zhì)量退化。目前的印刷頭前部面板涂層通常是濺射的聚四氟乙烯涂層。當(dāng)印刷頭傾斜時(shí)，通常噴射溫度為75-95°C的UV凝膠油墨和通常噴射溫度約為105°C的固體油墨不容易在印刷頭前部面板表面上滑動。相反，這些油墨粘附并沿印刷頭前部面板流動并在印刷頭上留下可干擾噴墨的油墨膜或殘留物。因此，UV和固體油墨印刷頭的前部面板易被UV和固體油墨污染。有些情況下，污染的印刷頭可用維護(hù)元件更新或清洗。然而，這種方法給系統(tǒng)引入復(fù)雜性、硬件成本,并且有時(shí)帶來可靠性問題。仍然需要用于制備單獨(dú)具有超疏油性(superoleophobic)或兼具超疏水性的器件的材料和方法。此外，雖然目前可得的用于噴墨印刷頭前部面板的涂層適用于其預(yù)期目的，仍然需要的改進(jìn)的印刷頭前部面板設(shè)計(jì)，其會降低或消除潤濕、流涎或溢流，或UV或固態(tài)油墨在印刷頭前部面板上的污染；其為疏油墨或疏油的，且能穩(wěn)固地經(jīng)受維護(hù)過程，如印刷頭前部面板的擦拭；和/或易于清潔或自清潔，從而消除硬件復(fù)雜性，如對維護(hù)元件的需求,降低運(yùn)行成本并改進(jìn)系統(tǒng)可靠性
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)多個(gè)實(shí)施方案，本發(fā)明包括一種超疏油性器件。所述超疏油性器件可包括布置于基底上的半導(dǎo)體層。所述半導(dǎo)體層可具有由柱結(jié)構(gòu)、槽結(jié)構(gòu)及其組合中的一個(gè)或多個(gè)形成的紋理化表面。這種超疏油性器件也可包括布置于半導(dǎo)體層的紋理化表面上的共形粒子復(fù)合層(conformal particulate composite layer)。所述共形粒子復(fù)合層的表面可具有多個(gè)含金屬粒子。所述超疏油性器件可進(jìn)一步包括布置于共形粒子復(fù)合層上的共形疏油性涂層從而提供所述器件以多級(multi-scale)超疏油性表面。根據(jù)多個(gè)實(shí)施方案，本發(fā)明還包括一種形成超疏油性器件的方法?？尚纬伤龀栌托云骷蛊浒ň哂杏芍Y(jié)構(gòu)、槽結(jié)構(gòu)及其組合中的一個(gè)或多個(gè)形成的紋理化表面的半導(dǎo)體層。粒子復(fù)合層可隨后共形形成于半導(dǎo)體層的紋理化表面上從而使共形粒子復(fù)合層的表面可包括多個(gè)含金屬粒子。粒子復(fù)合層可通過在其 上共形布置疏油性涂層而化學(xué)改性以提供所述器件以多級超疏油性表面。根據(jù)多個(gè)實(shí)施方案，本發(fā)明還包括一種通過在柔性基底上提供半導(dǎo)體層而形成超疏油性器件的方法。紋理化表面可用光刻法(photolithography)在半導(dǎo)體層中產(chǎn)生。所述紋理化表面可通過柱結(jié)構(gòu)、槽結(jié)構(gòu)及其組合中的一個(gè)或多個(gè)形成，且各柱結(jié)構(gòu)和槽結(jié)構(gòu)可具有波狀側(cè)壁、懸臂式結(jié)構(gòu)及其組合中的一個(gè)或多個(gè)。共形粒子復(fù)合層可隨后用原子層沉積(ALD)法在半導(dǎo)體層的紋理化表面上形成，從而使共形粒子復(fù)合層的表面可包括多個(gè)含金屬粒子以提供所述器件以多級表面。粒子復(fù)合層可通過在其上共形布置疏油性涂層而化學(xué)改性以提供所述器件以多級超疏油性表面。本發(fā)明還提供以下優(yōu)選實(shí)施方案I. 一種超疏油性器件，包括基底；包括紋理化表面且布置于基底上的半導(dǎo)體層，其中紋理化表面由柱結(jié)構(gòu)、槽結(jié)構(gòu)及其組合中的一個(gè)或多個(gè)形成；布置于半導(dǎo)體層的紋理化表面上的共形粒子復(fù)合層，其中所述共形粒子復(fù)合層的表面包含多個(gè)含金屬粒子；和布置于所述共形粒子復(fù)合層上的共形疏油性涂層，用以提供所述器件以多級超疏油性表面。2.實(shí)施方案I的器件，其中所述多個(gè)含金屬粒子各自選自A1203、TiO2, SnO2, ZnO、SiO2, SiC、TiC、Fe2O3' HfO2, TiN、TaN、WN、NbN、Ru、Ir、Pt、ZnS, GeO2、及其組合。3.實(shí)施方案I的器件，其中所述多個(gè)含金屬粒子的至少一個(gè)尺寸在約I納米至約100納米的范圍內(nèi)。4.實(shí)施方案I的器件，其中所述共形粒子復(fù)合層的層厚度在約I納米至約200納米的范圍內(nèi)。5.實(shí)施方案I的器件，其中所述共形粒子復(fù)合層進(jìn)一步包含硅烷氧化物、烷基鋁氧化物、鋅氧化物、或錫氧化物。6.實(shí)施方案I的器件，其中十六烷與多級超疏油性表面的接觸角大于約120°。7.實(shí)施方案I的器件，其中十六烷與多級超疏油性表面的摩擦角小于約30°。8.實(shí)施方案I的器件，其中共形疏油性涂層的前體是十三氟_1，1，2，2-四氫辛基二氣娃燒、十二氣-1，1，2, 2_四氧羊基二甲氧基娃燒、十二氣-1，1，2, 2_四氧羊基二乙氧基娃燒、十七氣_1，1,2,2-四氧羊基二氣娃燒、十七氣_1，1,2,2~四氧羊基二甲氧基娃燒、十七氟-1，1，2，2-四氫辛基三乙氧基硅烷、或其組合。9.實(shí)施方案I的器件，其中各柱結(jié)構(gòu)和槽結(jié)構(gòu)的高度在約O. 3微米至約4微米的范圍內(nèi)。10.實(shí)施方案I的器件，其中所述柱結(jié)構(gòu)、槽結(jié)構(gòu)及其組合中的一個(gè)或多個(gè)在半導(dǎo)體層上的固體面積覆蓋率為約O. 5%至約40%。11.實(shí)施方案I的器件，其中各柱結(jié)構(gòu)和槽結(jié)構(gòu)包括波狀側(cè)壁、懸臂式結(jié)構(gòu)、或其組合，其中各柱結(jié)構(gòu)和槽結(jié)構(gòu)的直徑在約I微米至約20微米的范圍內(nèi)，其中所述波狀側(cè)壁包括多個(gè)波紋，各波紋的尺寸為約100納米至約1，000納米，并且 其中所述懸臂式結(jié)構(gòu)包括T形結(jié)構(gòu)，其包括頂部寬度在約I微米至約20微米的范圍內(nèi)的頂部結(jié)構(gòu)和底部寬度在約O. 5微米至約15微米的范圍內(nèi)的底部結(jié)構(gòu)。12.實(shí)施方案I的器件，其中所述基底是柔性的且包括聚酰亞胺膜、聚萘二酸乙二醇酯膜、聚對苯二甲酸乙二醇酯膜、聚醚砜膜、聚醚酰亞胺膜、不銹鋼膜、鋁膜、銅膜、或鎳膜。13. 一種噴墨印刷頭，包括前部面板，其中所述前部面板包括實(shí)施方案I的器件。14.實(shí)施方案13的噴墨印刷頭，其中所述前部面板是自清潔的且其中固體油墨或UV油墨的油墨滴與前部面板的表面具有小于約30°的低摩擦角。15. 一種形成超疏油性器件的方法，包括提供包括紋理化表面的半導(dǎo)體層；其中所述紋理化表面由柱結(jié)構(gòu)、槽結(jié)構(gòu)及其組合中的一個(gè)或多個(gè)形成；在半導(dǎo)體層的紋理化表面上共形形成粒子復(fù)合層從而使共形粒子復(fù)合層的表面包含多個(gè)含金屬粒子；和通過在粒子復(fù)合層上共形布置疏油性涂層而化學(xué)改性粒子復(fù)合層以提供所述器件以多級超疏油性表面。16.實(shí)施方案15的方法，其中共形形成粒子復(fù)合層包括原子層沉積(ALD)以形成多個(gè)含金屬粒子的方法。17.實(shí)施方案15的方法，其中共形形成粒子復(fù)合層包括一種包括在半導(dǎo)體層的紋理化表面上進(jìn)行原子層沉積(ALD)和化學(xué)氣相沉積(CVD)的混合方法。18.實(shí)施方案15的方法，其中化學(xué)改性粒子復(fù)合層包括通過經(jīng)分子氣相沉積技術(shù)、化學(xué)氣相沉積技術(shù)或溶液自組裝技術(shù)將氟硅烷涂層共形自組裝在粒子復(fù)合層上而進(jìn)行的化學(xué)改性。19. 一種形成超疏油性器件的方法，包括提供柔性基底；將半導(dǎo)體層布置于柔性基底上；用光刻法在柔性基底上的半導(dǎo)體層中產(chǎn)生紋理化表面，其中所述紋理化表面由柱結(jié)構(gòu)、槽結(jié)構(gòu)及其組合中的一個(gè)或多個(gè)形成，且其中各柱結(jié)構(gòu)和槽結(jié)構(gòu)具有波狀側(cè)壁、懸臂式結(jié)構(gòu)、及其組合中的一個(gè)或多個(gè)；
用原子層沉積(ALD)法在半導(dǎo)體層的紋理化表面上形成共形粒子復(fù)合層從而使共形粒子復(fù)合層的表面包含多個(gè)含金屬粒子以提供所述器件以多級表面；以及通過在粒子復(fù)合層上共形布置疏油性涂層而化學(xué)改性所述粒子復(fù)合層以提供所述器件以多級超疏油性表面。20.實(shí)施方案19的方法，其中形成共形粒子復(fù)合層包括一種包括原子層沉積(ALD)和化學(xué)氣相沉積(CVD)的混合方法。應(yīng)該理解，前述一般說明和以下詳細(xì)說明都僅僅是示例性和解釋性的，而不限制本技所要求保護(hù)的本發(fā)明。


附圖被引入并組成本說明書的一部分，其闡明本發(fā)明的一些實(shí)施方案并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。 圖1A-1C描述了根據(jù)本發(fā)明多個(gè)實(shí)施方案的在制造的各階段的具有多級超疏油性表面的一個(gè)不例性器件。圖2A-2C描述了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的在制造的各階段的具有多級超疏油性表面的另一個(gè)示例性器件。圖3描述了根據(jù)本發(fā)明多個(gè)實(shí)施方案的具有由柱陣列形成的紋理化表面的示例性半導(dǎo)體層的透視圖。圖4描述了根據(jù)本發(fā)明多個(gè)實(shí)施方案的具有由槽結(jié)構(gòu)形成的紋理化表面的示例性半導(dǎo)體層的透視圖。圖5描述了根據(jù)本發(fā)明多個(gè)實(shí)施方案的包括多級超疏油性器件的示例性印刷頭。應(yīng)注意圖的一些細(xì)節(jié)已經(jīng)簡化且繪制來促進(jìn)對實(shí)施方案的理解，而不是保持嚴(yán)格的結(jié)構(gòu)精確性、細(xì)節(jié)和尺寸。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)將詳細(xì)參考本發(fā)明的一些實(shí)施方案，其實(shí)例在附圖中闡明。如果可能，所有附圖將使用相同的附圖標(biāo)記表示相同或相似的部件。在以下說明中，所參考的附圖構(gòu)成說明書的一部分，并且其中以說明性的方式示出了可實(shí)施本發(fā)明的具體示例性實(shí)施方案。這些實(shí)施方案被足夠詳細(xì)地描述以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，并且應(yīng)理解，可使用其他實(shí)施方案并且可作出改變而不背離本發(fā)明的范圍。因此，以下說明僅僅是示例性的。多個(gè)實(shí)施方案提供了一種具有多級超疏油性表面的器件以及形成和使用所述器件的方法。在一個(gè)實(shí)施方案中，示例性器件可包括布置于基底上的半導(dǎo)體層。所述半導(dǎo)體層可包括由槽結(jié)構(gòu)和/或柱結(jié)構(gòu)形成的紋理化表面，為器件表面提供微米和/或亞微米級水平。覆蓋著半導(dǎo)體層的，可有一個(gè)具有多個(gè)含金屬粒子的表面的共形粒子復(fù)合層，為器件表面提供另一級水平，例如，納米級。所述器件于是可具有“多級表面”，例如包括從微米級至亞微米級至納米級變化的級水平的表面。覆蓋著具有含金屬粒子的表面的，可有一個(gè)共形疏油性涂層以提供所述器件以“多級超疏油性表面”。圖1A-1C和圖2A-2C描繪了根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方案在其制造的各階段的示例性器件。如本文使用的，術(shù)語“具有多級超疏油性表面的器件”在本文中還稱為“多級超疏油性器件”。在圖IA中，器件100A可包括布置于或形成于基底110上的半導(dǎo)體層130。在一些實(shí)施方案中，基底110可為，例如，柔性基底。可選擇任何合適的材料用于本文的柔性基底。所述柔性基底可為塑料膜或金屬膜。在一些具體實(shí)施方案中，所述柔性基底可選自聚酰亞胺膜、聚萘二酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate)膜、聚對苯二甲酸乙二醇酯膜、聚醚砜、聚醚酰亞胺、不銹鋼、鋁、鎳、銅等，或其組合，但不限于此。所述柔性基底可具有任何合適的厚度。在一些實(shí)施方案中，基底的厚度可為約5微米至約100微米，或約10微米至約50微米。半導(dǎo)體層130可為,例如無定形娃的娃層。半導(dǎo)體層130可通過將無定形娃的薄層布置于基底110的大面積上制備。娃的薄層可具有任何合適的厚度。在 一些實(shí)施方案中，娃層可以約500nm至約5 μ m、或約I μ m至約5 μ m、如約3 μ m的厚度布置于基底110上。娃層可通過以下方法，例如濺射、化學(xué)氣相沉積、極高頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積、微波等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積，在聯(lián)機(jī)法(in-line process)中利用超聲波噴嘴等來形成。半導(dǎo)體層130可具有紋理化表面，所述紋理化表面包括例如圖3所示的作為柱陣列300排布的柱結(jié)構(gòu)和/或圖4所示的槽結(jié)構(gòu)400。圖3中各柱結(jié)構(gòu)330和/或圖4中各槽結(jié)構(gòu)430可進(jìn)一步包括，例如波狀側(cè)壁135 (也見圖1A)。如圖IA和圖3-4所示的具有波狀側(cè)壁的柱陣列和/或槽結(jié)構(gòu)可，例如，在半導(dǎo)體層上或半導(dǎo)體層中，用光刻技術(shù)，例如通過如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的各種合適的圖案化和蝕刻方法產(chǎn)生。在形成器件100A的一個(gè)示例性實(shí)施方案中，可在布置于柔性基底上的硅層上形成一個(gè)光致抗蝕劑層。然后可使所述光致抗蝕劑層暴光、顯影并圖案化，并且其可作為蝕刻掩模用于下層硅的蝕刻方法(例如濕蝕刻、深層反應(yīng)離子蝕刻、等離子體蝕刻)。各蝕刻循環(huán)可對應(yīng)于來自所需波狀側(cè)壁135的多個(gè)波紋中的一個(gè)波紋。在一些實(shí)施方案中，作為圖IA所示的波狀側(cè)壁的替代，柱陣列中的各柱結(jié)構(gòu)和/或多個(gè)槽結(jié)構(gòu)中的各槽結(jié)構(gòu)可包括，例如，如圖2所示的一個(gè)或多個(gè)懸臂式結(jié)構(gòu)。例如，各自具有懸臂式結(jié)構(gòu)237的柱陣列和/或槽結(jié)構(gòu)可由半導(dǎo)體層230 (例如，二氧化硅(silicon layer)層)形成。所述半導(dǎo)體層230可在層220上(如硅的第二個(gè)半導(dǎo)體層)上形成。在一個(gè)實(shí)施方案中，層220上的層230可為“T”形。層220可形成于基底110上，所述基底可與圖IA中的基底110相同或不同。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，圖2A中的器件200A可通過首先提供柔性基底而形成。隨后可使硅層在柔性基底上沉積然后清潔。在所述清潔過的硅層上可例如通過濺射或等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積而沉積一個(gè)示例性的SiO2薄膜。隨后可進(jìn)行一些步驟，例如將光阻材料施用于柔性基底上的涂覆有二氧化硅的硅層上，用例如基于氟(sf6/02)的反應(yīng)離子蝕刻法使所述光阻材料曝光并顯影從而在包括柱結(jié)構(gòu)和/或槽結(jié)構(gòu)的SiO2層中限定一種紋理化圖案，隨后進(jìn)行熱剝離，產(chǎn)生懸臂式結(jié)構(gòu)237。再參考圖IA和圖2A，器件100A和/或200A的紋理化表面可由微米級的柱結(jié)構(gòu)和/或槽結(jié)構(gòu)形成，而各柱結(jié)構(gòu)和/或槽結(jié)構(gòu)可具有亞微米級的波狀側(cè)壁結(jié)構(gòu)和/或懸臂式結(jié)構(gòu)。例如，各柱結(jié)構(gòu)和/或槽結(jié)構(gòu)的高度可在約O. 3微米至約4微米，或約O. 5微米至約3微米，或約I微米至約2. 5微米的范圍內(nèi)。具有波狀側(cè)壁的各柱結(jié)構(gòu)和/或槽結(jié)構(gòu)的平均寬度或直徑在約I微米至約20微米，或約2微米至約15微米，或約2微米至約5微米的范圍內(nèi)。波狀側(cè)壁的各個(gè)波紋可為約100納米至約I, 000納米，如250納米。各懸臂式結(jié)構(gòu)可為例如，T形結(jié)構(gòu)，包括具有大于底部結(jié)構(gòu)的頂部寬度或直徑的頂部結(jié)構(gòu)，和小于底部結(jié)構(gòu)的頂部厚度/高度，其中頂部寬度或直徑在約I微米至約20微米，或約2微米至約15微米，或約2微米至約5微米的范圍內(nèi)，且底部寬度/直徑結(jié)構(gòu)可為約
O.5微米至約15微米，或約I微米至約12微米，或約I. 5微米至約4微米。在一些實(shí)施方案中，形成紋理化表面的具有波狀側(cè)壁和/或懸臂式結(jié)構(gòu)的柱陣列；和/或具有波狀側(cè)壁和/或懸臂式結(jié)構(gòu)的槽結(jié)構(gòu)在器件100A和/或200A的整個(gè)表面上的固體面積覆蓋率(solid area coverage)可為約O. 5%至約40%,或約1%至約30%,或約4%至約20 %。在一些實(shí)施方案中，不限制柱陣列和/或槽結(jié)構(gòu)的尺寸、形狀和/或固 體面積覆蓋率。例如，柱和槽結(jié)構(gòu)可具有一種橫截面形狀，包括，但不限制于，圓形、橢圓形、正方形、長方形、三角形或星形。隨后可將如圖IB和圖2B分別所示的粒子復(fù)合層150共形布置于器件100A和/或200A的紋理化表面的整個(gè)表面上。共形粒子復(fù)合層150的表面可包括多個(gè)納米級的含金屬粒子，其至少一個(gè)尺寸在約I納米至約200納米,或約5納米至約150納米,或約10納米至約100納米的范圍內(nèi)，從而進(jìn)一步控制形成器件的表面形貌。所述多個(gè)含金屬粒子可由，例如A1203、TiO2, SiO2, SiC、TiC、Fe2O3> SnO2, ZnO、HfO2,TiN、TaN、GeO2, WN、NbN、Ru、Ir、Pt、ZnS、和/或其組合形成。在一些實(shí)施方案中，共形粒子復(fù)合層150的層厚度可在約I納米至約200納米,或約5納米至約150納米,或約10納米至約100納米的范圍內(nèi)。在有些情況，除了含金屬粒子之外，共形粒子復(fù)合層150還可包括，如硅烷氧化物、烷基鋁氧化物，如Al-O-Al (CH3)2或A10H、SiOx-(CH2) 2_SiOx、鋅氧化物、或錫氧化物等，以確保粒子層與基底之間良好的粘附力。任何合適的方法和過程均可用于形成包括含金屬粒子的粒子復(fù)合層150。例如，粒子復(fù)合層150可通過原子層沉積(ALD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)或其他合適的方法，和/或其組合在100A和/或200A的整個(gè)紋理化表面上共形形成。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，粒子復(fù)合層150可包括多個(gè)Al2O3粒子和硅烷氧化物，例如通過包括ALD和CVD的混合方法所制備。在圖IC和圖2C中，粒子復(fù)合層150可隨后被化學(xué)改性從而進(jìn)一步提供所需的表面性能，例如提供或增強(qiáng)器件100B和200B的多級表面的疏油性。可對粒子復(fù)合層150使用任何合適的化學(xué)處理。例如，可在粒子復(fù)合層150上沉積包括例如全氟烷基鏈的自組裝層 160?？捎酶鞣N技術(shù)，如分子氣相沉積(MVD)技術(shù)、CVD技術(shù)、或溶液涂布技術(shù)將全氟烷基鏈的自組裝層沉積于粒子復(fù)合層150的表面上。在一些實(shí)施方案中，化學(xué)改性紋理化表面可包括通過經(jīng)MVD技術(shù)、CVD技術(shù)或溶液自組裝技術(shù)將氟硅烷涂層共形自組裝在圖IB和/或2B所示的多級表面上而進(jìn)行的化學(xué)改性。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，化學(xué)改性可包括用MVD技術(shù)或溶液涂布技術(shù)沉積由以下物質(zhì)組裝的層十三氟-1，1，2，2-四氫辛基三氯硅烷、十二氣_1，I 2, 2-四氧羊基二甲氧基娃燒、十二氣_1，1,2,2~四氧羊基二乙氧基娃燒、十七氣-1，1，2, 2-四氧羊基二氣娃燒、十七氣-1，1，2, 2_四氧羊基二甲氧基娃燒、十七氣_1，I，2,2-四氫辛基三乙氧基硅烷、或其組合等。以這種方式，示例性器件可如圖IC和圖2C所示形成以提供超疏油性的多級表面。在一些實(shí)施方案中，不例性器件可具有同時(shí)為超疏油性和超疏水性的表面?；跓N的液滴，例如十六烷或油墨，可與器件100C和200C的多級超疏油性表面形成超高接觸角，如約100°或更大，例如約100°至約175°，或約120°至約170°的接觸角?；跓N的液滴也可與公開的多級超疏油性表面形成約1°至約30°，或約1°至約25。，或約1°至約20°的摩擦角。在有些情況下，水滴可與公開的多級超疏油性表面形成高接觸角，如約120°或更大，例如在約120°至約175°，或約130°至約165°的范圍內(nèi)的接觸角。水滴也可與多級超疏油性表面形成摩擦角，如約1°至約30°，或約1°至約25°，或約1°至約20°的摩擦角。
在一些實(shí)施方案中，當(dāng)多級超疏油性器件與噴墨印刷頭前部面板結(jié)合時(shí)，紫外(UV)凝膠油墨(也稱為“UV油墨”)的噴射油墨滴和/或固體油墨的噴射油墨滴可表現(xiàn)出與多級超疏油性表面的低粘附力。如本文使用的，術(shù)語“油墨滴”指的是紫外(UV)凝膠油墨的噴射油墨滴和/或固體油墨的噴射油墨滴。因此多級超疏油性器件由于油墨滴與表面之間的低粘附力，可作為抗?jié)櫇褚浊鍧?、自清潔表面器件用于噴墨印刷頭前部面板。例如，可將多級超疏油性器件結(jié)合于前部面板，如噴墨印刷頭的不銹鋼孔板。圖5描繪了一個(gè)根據(jù)本發(fā)明多個(gè)實(shí)施方案的包括多級超疏油性器件的示例性印刷頭500。如圖所示，示例性印刷頭500可包括基礎(chǔ)基底502，其一個(gè)面上有傳感器504而在相對面上有聲透鏡506。與基礎(chǔ)基底502間隔的可為液面控制板508。多個(gè)實(shí)施方案的多級超疏油性器件可沿著板508布置?；A(chǔ)基底502和液面控制板508可限定一個(gè)容納流動液體512的通道。液面控制板508可含有孔隙516的陣列514。傳感器504、聲透鏡506和孔隙516可均軸向?qū)R從而使由單個(gè)傳感器504產(chǎn)生的聲波通過其對齊的聲透鏡506聚焦于大約為其對齊的孔隙516中的液體512的自由面518處。當(dāng)獲得足夠的能量時(shí)，可由自由面518噴射液滴。由于多級超疏油性表面，油墨滴可滾離印刷頭前部面板且不留下殘留物，因此示例性印刷頭500可防止油墨污染。所述多級超疏油性表面由于其超疏油性，可提供噴墨印刷頭孔板以高流涎壓力。通常，油墨接觸角越大流涎壓力越好(越高)。流涎壓力是指當(dāng)油墨槽(儲存器)的壓力增大時(shí)，孔板避免油墨從噴嘴開口滲出的能力。也就是，本文描述的多級超疏油性器件可為紫外固化凝I父油墨和/或固體油墨的油墨滴提供低粘附力和聞接觸角，從而進(jìn)一步提供改善的流涎壓力或減小的(或消除的)油墨從噴嘴滲出的益處。盡管給出本公開的寬范圍的數(shù)字范圍和參數(shù)是近似值，但具體實(shí)施例中給出的數(shù)值已盡可能精確地記錄。然而，任何數(shù)值都固有地含有由其各次測量存在的標(biāo)準(zhǔn)偏差而必然導(dǎo)致的某些誤差。此外，應(yīng)理解，本文公開的所有范圍包括任何和所有包含其中的子范圍。雖然本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案已被闡明，但可對闡明的實(shí)施例作出替代方案和/或修改方案而不背離所附權(quán)利要求的主題和范圍。此外，雖然僅就幾個(gè)實(shí)施方案中的一個(gè)公開了本發(fā)明的具體特征，但所述特征可與其他實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)特征結(jié)合，如對于任何給定或具體功能可能為希望的和有利的。此外，就詳細(xì)說明書或權(quán)利要求中所用的術(shù)語“包括”、“包括” “具有” “有” “具有”或其變體而言，所述術(shù)語意欲為包括式的，與術(shù)語“包含”的方式類似。此外，在本文的討論和權(quán)利要求中，術(shù)語“約”是指給出的值可以稍微變化，只要該變化不會導(dǎo)致方法或結(jié)構(gòu)與闡明的實(shí)施方案不符。最后，“示例性的”是指說明書是作為實(shí)例使用，而不是暗示其為理想的。通過考慮本文所公開的本發(fā)明的說明書和實(shí)踐，本發(fā)明的其他實(shí)施方案對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。應(yīng)理解，說明書和實(shí)施例 僅被視為示例性的，而本發(fā)明的真實(shí)范圍和主旨由下述權(quán)利要求指出。
權(quán)利要求
1.一種超疏油性器件，包括 基底； 包括紋理化表面且布置于基底上的半導(dǎo)體層，其中紋理化表面由柱結(jié)構(gòu)、槽結(jié)構(gòu)及其組合中的一個(gè)或多個(gè)形成； 布置于半導(dǎo)體層的紋理化表面上的共形粒子復(fù)合層，其中所述共形粒子復(fù)合層的表面包含多個(gè)含金屬粒子；和 布置于所述共形粒子復(fù)合層上的共形疏油性涂層，用以提供所述器件以多級超疏油性表面。
2.權(quán)利要求I的器件，其中所述多個(gè)含金屬粒子各自選自Al203、Ti02、Sn02、Zn0、Si02、SiC、TiC、Fe2O3' HfO2, TiN、TaN、WN、NbN、Ru、Ir、Pt、ZnS, GeO2、及其組合。
3.權(quán)利要求I的器件，其中所述多個(gè)含金屬粒子的至少一個(gè)尺寸在約I納米至約100納米的范圍內(nèi)。
4.權(quán)利要求I的器件，其中十六烷與多級超疏油性表面的接觸角大于約120°。
5.權(quán)利要求I的器件，其中各柱結(jié)構(gòu)和槽結(jié)構(gòu)的高度在約O.3微米至約4微米的范圍內(nèi)。
6.權(quán)利要求I的器件，其中各柱結(jié)構(gòu)和槽結(jié)構(gòu)包括波狀側(cè)壁、懸臂式結(jié)構(gòu)、或其組合， 其中各柱結(jié)構(gòu)和槽結(jié)構(gòu)的直徑在約I微米至約20微米的范圍內(nèi)， 其中所述波狀側(cè)壁包括多個(gè)波紋，各波紋的尺寸為約100納米至約1，000納米，并且 其中所述懸臂式結(jié)構(gòu)包括T形結(jié)構(gòu)，其包括頂部寬度在約I微米至約20微米的范圍內(nèi)的頂部結(jié)構(gòu)和底部寬度在約O. 5微米至約15微米的范圍內(nèi)的底部結(jié)構(gòu)。
7.權(quán)利要求I的器件，其中所述基底是柔性的且包括聚酰亞胺膜、聚萘二酸乙二醇酯膜、聚對苯二甲酸乙二醇酯膜、聚醚砜膜、聚醚酰亞胺膜、不銹鋼膜、鋁膜、銅膜、或鎳膜。
8.一種形成超疏油性器件的方法，包括 提供包括紋理化表面的半導(dǎo)體層；其中所述紋理化表面由柱結(jié)構(gòu)、槽結(jié)構(gòu)及其組合中的一個(gè)或多個(gè)形成； 在半導(dǎo)體層的紋理化表面上共形形成粒子復(fù)合層從而使共形粒子復(fù)合層的表面包含多個(gè)含金屬粒子；和 通過在粒子復(fù)合層上共形布置疏油性涂層而化學(xué)改性粒子復(fù)合層以提供所述器件以多級超疏油性表面。
9.權(quán)利要求8的方法，其中共形形成粒子復(fù)合層包括原子層沉積(ALD)以形成多個(gè)含金屬粒子的方法。
10.權(quán)利要求8的方法，其中共形形成粒子復(fù)合層包括一種包括在半導(dǎo)體層的紋理化表面上進(jìn)行原子層沉積(ALD)和化學(xué)氣相沉積(CVD)的混合方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及在噴墨應(yīng)用中采用ALD/CVD技術(shù)通過多級粗糙度增強(qiáng)超疏油性和降低粘附力。本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方案提供了一種具有多級超疏油性表面的器件和形成和使用所述器件的方法，其中在半導(dǎo)體層的紋理化微米/亞微米表面上形成包括含金屬粒子的粒子復(fù)合層以提供所述器件以多級粗糙表面。
文檔編號B41J2/14GK102785479SQ201210154928
公開日2012年11月21日 申請日期2012年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月18日
發(fā)明者H·趙, K-Y·羅 申請人:施樂公司