(57)【要約】      （修正有）【課題】自己修復性の易滑性液体を注入した多孔質表面（ＳＬＩＰＳ）を有する物品及び作成する方法。【解決手段】物体Ａ（固体Ａまたは液体Ａ）１４０と呼ばれる、広範囲の材料を撥ねるように、液体Ｂ１３０と呼ばれる潤滑流体を定位置で係止するために、粗（例えば、多孔質）面１１０を利用する。【効果】ＳＬＩＰＳ１１０は、種々の単純および複合液体（水、炭化水素、原油、および血液）１４０を撥ね、低接触角ヒステリシス（＜２．５°）を維持し、物理的損傷後に撥液性を迅速に回復させ（０．１〜１ｓ以内）、氷、微生物、および昆虫の付着に抵抗し、高い圧力（最大で少なくとも６９０ａｔｍ）で機能する能力において、他の従来の表面より優れている。いくつかの例示的な用途は、エネルギー効率の良い取扱および輸送、光感知、医学、および極限環境で動作する自浄式の防汚材料。【選択図】図２
2018039266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撥水面を有する物品であって、
粗面を備える、基質と、
安定化液体被覆層を形成するように、前記粗面を湿潤させ、かつそれに付着する、潤滑液であって、前記液体は、前記粗面より上側に液体上面を形成するように十分な厚さで前記粗面を覆う、潤滑液と、
を備え、
前記粗面および前記潤滑液は、前記潤滑液が前記基質上で実質的に固定化されて撥水面を形成するように、相互に対する親和性を有する、物品。
【請求項２】
前記物品は、異物を撥ねることが可能である、請求項１に記載の物品。
【請求項３】
前記物品は、前記撥水面への前記異物の付着を低減させることが可能である、請求項１に記載の物品。
【請求項４】
前記潤滑液は、前記異物に化学的に不活性であるように選択される、請求項２に記載の物品。
【請求項５】
前記潤滑液に対する前記粗面の親和性は、前記異物に対する前記粗面の親和性を上回る、請求項２に記載の物品。
【請求項６】
前記異物は、流体である、請求項１に記載の物品。
【請求項７】
前記異物は、固体である、請求項１に記載の物品。
【請求項８】
前記粗面は、ナノメートルからマイクロメートルの規模の少なくとも１つの寸法を有する、隆起特徴を備える、請求項１に記載の物品。
【請求項９】
前記基質は、多孔質材料を含む、請求項１に記載の物品。
【請求項１０】
前記基質および前記潤滑液の光屈折率は、実質的に同様である、請求項１に記載の物品。
【請求項１１】
前記基質は、ポリマー、金属、サファイア、ガラス、異なる形態の炭素、またはセラミックを含む、請求項１に記載の物品。
【請求項１２】
粗面は、繊維を含む、請求項１に記載の物品。
【請求項１３】
粗面は、粒子を含む、請求項１に記載の物品。
【請求項１４】
粗面は、電気化学的に堆積させられたポリマーを含む、請求項１に記載の物品。
【請求項１５】
粗面は、サンドブラストされた表面を備える、請求項１に記載の物品。
【請求項１６】
粗面は、ウェットまたはドライエッチングされた表面を備える、請求項１に記載の物品。
【請求項１７】
粗面は、化学官能化層を備える、請求項１に記載の物品。
【請求項１８】
化学官能化層は、フッ素化物を含む、請求項１７に記載の物品。
【請求項１９】
前記潤滑液は、ペルフルオロカーボン油である、請求項１に記載の物品。
【請求項２０】
前記潤滑液は、疎水性油である、請求項１に記載の物品。
【請求項２１】
前記物品は、以下の条件を満たし、
γＢＸｃｏｓθＢＸ−γＡＸｃｏｓθＡＸ＞０            （ｅ１）
γＡＸは、周辺媒質との異質作用物質の界面エネルギーであり、
γＢＸは、前記周辺媒質との前記潤滑液の界面エネルギーであり、
θＡＸは、前記周辺媒質下に浸漬される平坦な固体表面上の前記異物の平衡接触角であり、
θＢＸは、前記周辺媒質下に浸漬される平坦な固体表面上の前記潤滑液の液体の平衡接触角である、請求項１に記載の物品。
【請求項２２】
前記物品が、媒質Ｘに暴露されるときに、前記物品は、以下の２つの条件を満たし、Ｘは、空気／ガス／水／非混合性流体であり、
Ｒ（γＢＸｃｏｓθＢＸ−γＡＸｃｏｓθＡＸ）−γＡＢ＞０            （ｅ２）
Ｒ（γＢＸｃｏｓθＢＸ−γＡＸｃｏｓθＡＸ）＋γＡＸ−γＢＸ＞０      （ｅ３）
γＡＸは、周辺媒質との異質作用物質の界面エネルギーであり、
γＢＸは、前記周辺媒質との前記潤滑液の界面エネルギーであり、
γＡＢは、前記異物および前記潤滑液界面の界面エネルギーであり、
θＡＸは、前記周辺媒質下に浸漬される平坦な固体表面上の前記異物の平衡接触角であり、
θＢＸは、前記周辺媒質下に浸漬される平坦な固体表面上の前記潤滑液の平衡接触角であり、
Ｒは、前記粗面の粗度係数である、請求項１に記載の物品。
【請求項２３】
前記物品は、５０００Ｐａを超える圧力で前記異物に接触しているときに、その性質を維持する、請求項１に記載の物品。
【請求項２４】
前記物品は、１０６Ｐａを超える圧力で前記異物に接触しているときに、その性質を維持する、請求項１に記載の物品。
【請求項２５】
前記物品は、自己洗浄が可能である、請求項１に記載の物品。
【請求項２６】
前記物品は、自己修復が可能である、請求項１に記載の物品。
【請求項２７】
前記物品はさらに、潤滑層と流体連通している、ある量の潤滑液を備える、貯留部をさらに備える、請求項１に記載の物品。
【請求項２８】
多孔質材料は、導電性、非伝導性、磁性、非磁性、弾性、非弾性、感光性、非感光性、温度感受性、または非温度感受性等の性質のうちの１つ以上を有するように選択される、固体基質を含む、請求項１に記載の物品。
【請求項２９】
前記基質は、平坦な基質、丸い基質、円筒基質、または幾何学的に複雑な基質である、請求項１に記載の物品。
【請求項３０】
請求項１〜２９に記載の物品を備える、流路。
【請求項３１】
請求項１〜２９に記載の物品を備える、光学構成要素。
【請求項３２】
請求項１〜２９に記載の物品を備える、看板または商業用図形。
【請求項３３】
請求項１〜２９に記載の物品を備える、建築材料。
【請求項３４】
請求項１〜２９に記載の物品を備える、コイル、パイプ、フィン、フィンのカートリッジ、または壁のような、氷、霜、または凝縮物の蓄積を防止すること、または低減させることが有利である、冷蔵システムの要素。
【請求項３５】
請求項１〜２９に記載の物品を備える、熱交換器。
【請求項３６】
風または水の抵抗に暴露される、少なくとも１つの表面を有する、デバイスであって、露出面は、請求項１〜２９に記載の物品を備える、デバイス。
【請求項３７】
前記デバイスは、風車、太陽電池、および航空電子工学デバイス、船舶、屋根材料、および水中デバイスから成る群より選択される、請求項３６に記載のデバイス。
【請求項３８】
請求項１〜２９に記載の物品を備える、織物。
【請求項３９】
請求項１〜２９に記載の物品を備える、耐指紋性表面。
【請求項４０】
前記表面は、レンズ、ゴーグル、タッチスクリーン、または窓の中に含有される、請求項２９に記載の耐指紋性表面。
【請求項４１】
流体接触表面の少なくとも一部分は、請求項１〜２９に記載の物品を備える、流体輸送デバイス。
【請求項４２】
コンテナ表面の少なくとも一部分は、請求項１〜２９に記載の物品を備える、コンテナ。
【請求項４３】
異物を撥ねるための易滑性表面を生成するための方法であって、
粗面を提供することと、
前記粗面を湿潤させ、かつ前記潤滑液を前記粗面に付着させて、上塗り層を形成するように、前記潤滑液を導入することと、
を含み、
前記粗面および前記潤滑液は、前記潤滑液が前記基質上で実質的に固定化されて撥水面を形成するように、相互に対する親和性を有する、方法。
【請求項４４】
前記基質は、多孔質材料を含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記異物は、流体である、請求項４３に記載の方法。
【請求項４６】
前記異物は、固体である、請求項４３に記載の方法。
【請求項４７】
前記提供および導入することは、以下の条件を満たすように実行され、
γＢＸｃｏｓθＢＸ−γＡＸｃｏｓθＡＸ＞０      （ｅ１）
γＡＸは、周辺媒質との異質作用物質の界面エネルギーであり、
γＢＸは、前記周辺媒質との前記潤滑液の界面エネルギーであり、
θＡＸは、前記周辺媒質下に浸漬される平坦な固体表面上の前記異物の平衡接触角であり
、
θＢＸは、前記周辺媒質下に浸漬される平坦な固体表面上の前記潤滑液の液体の平衡接触角である、請求項４３に記載の方法。
【請求項４８】
前記提供することおよび導入することは、前記易滑性表面が媒質Ｘに暴露されるときに、以下の２つの条件を満たすように実行され、Ｘは、空気／ガス／水／非混合性流体であり、
Ｒ（γＢＸｃｏｓθＢＸ−γＡＸｃｏｓθＡＸ）−γＡＢ＞０            （ｅ２）
Ｒ（γＢＸｃｏｓθＢＸ−γＡＸｃｏｓθＡＸ）＋γＡＸ−γＢＸ＞０      （ｅ３）
γＡＸは、周辺媒質との異質作用物質の界面エネルギーであり、
γＢＸは、前記周辺媒質との前記潤滑液の界面エネルギーであり、
γＡＢは、前記異物および前記潤滑液界面の界面エネルギーであり、
θＡＸは、前記周辺媒質下に浸漬される平坦な固体表面上の前記異物の平衡接触角であり、
θＢＸは、前記周辺媒質下に浸漬される平坦な固体表面上の前記潤滑液の平衡接触角であり、
Ｒは、前記粗面の粗度係数である、請求項４３に記載の方法。
【請求項４９】
前記粗面および前記潤滑液の光屈折率は、実質的に同様である、請求項４３に記載の方法。
【請求項５０】
前記易滑性表面は、５０００Ｐａを超える圧力で前記異物に接触しているときに、その性質を維持する、請求項４３に記載の方法。
【請求項５１】
前記易滑性表面は、１０６Ｐａを超える圧力で前記異物に接触しているときに、その性質を維持する、請求項４３に記載の方法。
【請求項５２】
前記易滑性表面は、自己洗浄が可能である、請求項４３に記載の方法。
【請求項５３】
前記易滑性表面は、自己修復が可能である、請求項４３に記載の方法。
【請求項５４】
ある量の潤滑液を備える、貯留部を提供することをさらに含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項５５】
前記易滑性表面は、平坦な基質、丸い基質、円筒基質、または幾何学的に複雑な基質上に形成される、請求項４３に記載の方法。
【請求項５６】
前記粗面は、流路の表面上、光学構成要素の表面上、看板または商業用図形の表面上、建築材料の表面上、冷却要素の表面上、熱交換器の表面上、風車の表面上、タービンの表面上、航空電子工学デバイスの表面上の太陽電池の表面上、船舶の表面上、または水中デバイスの表面上、織物の表面上に提供される、請求項４３に記載の方法。
【請求項５７】
加圧条件下で流体を輸送する方法であって、
粗面、および上塗り層を形成するように前記粗面を湿潤させ、かつそれに付着する潤滑液を、流路に提供することと、
前記流路に沿って流体を送ることと、を含み、
前記粗面は、前記流体と比較して、前記潤滑流体へのより優れた親和性を有し、
前記潤滑液および前記流体は、相互と実質的に化学的に不活性である、方法。
【請求項５８】
前記流路は、マイクロ流体チャネルまたはパイプである、請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記流体は、非極性流体、極性流体、またはそれらの組み合わせである、請求項５７に記載の方法。
【請求項６０】
前記流体は、水、油、または他の複合流体である、請求項５７に記載の方法
【請求項６１】
動作中に前記潤滑液の任意の損失を補充するように、追加の潤滑液を提供することをさらに含む、請求項５７に記載の方法。
【請求項６２】
冷却システムの除霜サイクルを向上させる方法であって、
粗面、および上塗り層を形成するように前記粗面を湿潤させ、かつそれに付着する潤滑液を、冷却要素に提供することと、
前記冷却コイルを前記冷却システムの除霜システムの中へ接続することと、
前記冷却コイル上に形成された霜を融解させるように、前記冷却コイルを加熱することと、を含み、
前記粗面は、霜と比較して、前記潤滑液へのより優れた親和性を有し、
前記潤滑液および霜は、相互と実質的に化学的に不活性である、方法。
【請求項６３】
前記加熱することの間または後に、空気流を前記冷却コイルに提供することをさらに含む、請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
動作中に前記潤滑液の任意の損失を補充するように、追加の潤滑液を提供することをさらに含む、請求項６２に記載の方法。
【請求項６５】
防害虫建造物を構築するための方法であって、
粗面、および上塗り層を形成するように前記粗面を湿潤させ、かつそれに付着する潤滑液を、建造物の１つ以上の壁に提供することを含み、
前記粗面は、前記害虫の把持機構のサイズよりも小さい、または大きい特徴サイズを有し、
前記潤滑液および前記害虫は、相互と実質的に化学的に不活性である、方法。
【請求項６６】
前記１つ以上の壁は、前記建造物の周囲を実質的に取り囲み、かつ前記建造物の地面から前記害虫のサイズよりも数倍大きい高さまで延在する、請求項６５に記載の方法。
【請求項６７】
動作中に前記潤滑液の任意の損失を補充するように、追加の潤滑液を提供することをさらに含む、請求項６５に記載の方法。
【請求項６８】
物品の表面を清掃するための方法であって、
粗面、および前記粗面を湿潤させ、かつそれに付着する潤滑液を、物品の表面に提供することと、
前記物品の使用中に前記物品上に蓄積される汚染物質を収集する流体を提供することと、を含み、
前記粗面は、前記流体と比較して、前記潤滑液へのより優れた親和性を有し、
前記潤滑液および前記流体は、相互と実質的に化学的に不活性である、方法。
【請求項６９】
前記物品は、建造物、広告板、看板、織物、流し台、または便器である、請求項６８に記載の方法。
【請求項７０】
前記汚染物質は、泥、スモッグ、糞便、スプレー塗料、食品、またはそれらの組み合わせを含む、請求項６８に記載の方法。
【請求項７１】
前記物品の使用中に前記潤滑液の任意の損失を補充するように、追加の潤滑液を提供することをさらに含む、請求項６８に記載の方法。
【請求項７２】
水上船舶上の海洋生物付着を防止する方法であって、
粗面、および上塗り層を形成するように前記粗面を湿潤させ、かつそれに付着する潤滑液を、船舶の表面に提供することと、
海洋環境の中へ前記船舶を展開することと、を含み、
前記粗面は、海洋汚染物質および前記海洋環境と比較して、前記潤滑液へのより優れた親和性を有し、
前記潤滑液および前記海洋汚染物質は、相互と実質的に化学的に不活性であり、
前記潤滑液および前記海洋環境は、相互と実質的に化学的に不活性である、方法。
【請求項７３】
前記海洋汚染物質は、イガイ、ホヤ、フジツボ、チューブワーム、チューブワームの幼虫、珪藻、またはそれらの組み合わせを含む、請求項７２に記載の方法。
【請求項７４】
前記海洋環境は、海水および淡水を含む、請求項７２に記載の方法。
【請求項７５】
請求項７２に記載の方法。
【請求項７６】
動作中に前記潤滑液の任意の損失を補充するように、追加の潤滑液を提供することをさらに含む、請求項７２に記載の方法。
【請求項７７】
自浄式粘着防止光学表面を作成する方法であって、
粗面、および上塗り層を形成するように前記粗面を湿潤させ、かつそれに付着する潤滑液を、光学デバイスの表面に提供することと、
使用中に前記光学デバイス上に蓄積される汚染物質を収集する流体を提供することと、を含み、
前記粗面は、前記流体と比較して、前記潤滑液へのより優れた親和性を有し、
前記潤滑液の屈折率は、前記粗面の屈折率に実質的に類似し、
前記潤滑液および前記流体は、相互と実質的に化学的に不活性である、方法。
【請求項７８】
前記光学デバイスは、移動通信デバイス、指紋読取装置、自動送金機、ゴーグル、カメラ、赤外線撮像システムの中にある、請求項７７に記載の方法。
【請求項７９】
前記汚染物質は、泥、スモッグ、油、指紋、皮膚残骸、霧、霜、氷、およびそれらの組み合わせを含む、請求項７７に記載の方法。
【請求項８０】
使用中に前記潤滑液の任意の損失を補充するように、追加の潤滑液を提供することをさらに含む、請求項７７に記載の方法。
【請求項８１】
前記光学デバイスは、レンズ、タッチスクリーン、または窓である、請求項７７に記載の方法。
【請求項８２】
前記潤滑液は、純粋な液体、溶液、または液相および固相から成る複合流体である、請求項１に記載の方法。
【請求項８３】
前記潤滑液は、純粋な液体、溶液、または液相および固相から成る複合流体である、請
求項４３に記載の方法。
【請求項８４】
低付着表面を有する物品であって、
粗面を有する、固体基質と、
液体上面を形成するように、前記基質に付着し、かつそれを優先的に湿潤させる、潤滑流体であって、前記上面は、目的とする異物に接触するように構成および配設される、潤滑流体と、を備え、
前記潤滑流体は、異物と非混合性であり、
前記異物は、前記物品への付着をほとんど、または全く呈しない、物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［連邦支援の研究における政府の権利に関する記述］
本発明は、国立科学財団（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ）によって授与された助成金第ＤＭＲ−１００５０２２号の下で政府の支援により行われた。政府は、本発明にある権利を有する。
【０００２】
［関連出願］
本願は、その内容がそれらの全体で参照することにより本明細書に組み込まれる、２０１１年１月１９日出願の米国特許出願第６１／４３４，２１７号、２０１１年３月２２日出願の米国特許出願第６１／４６６，３５２号、２０１１年４月１日出願の米国特許出願第６１／４７０，９７３号、２０１１年６月１４日出願の米国特許出願第６１／４９６，８８３号、２０１１年７月１９日出願の米国特許出願第６１／５０９，４８８号、２０１１年８月３１日出願の米国特許出願第６１／５２９，７３４号、２０１１年９月２２日出願の米国特許出願第６１／５３８，１００号に対する優先権を主張する。
【０００３】
［参照による組み込み］
本明細書で引用される全ての特許、特許出願、および出版物は、本明細書で説明される本発明の日付で当業者に公知であるような最先端技術をより完全に説明するために、それらの全体で参照することにより本明細書に組み込まれる。
【０００４】
本開示は、概して、易滑性表面、それらを形成するための方法、およびそれらの使用に関する。
【背景技術】
【０００５】
撥液性表面の現在の開発は、動物、昆虫、および植物上の多くの天然表面の自浄能力に端を発している。これらの天然表面上の水滴は、容易に転がり落ちるか滑落し、それらとともに汚れまたは昆虫を取り除く。撥水性機能は、これらの天然表面の多くの上の微細／ナノ構造の存在に起因している。これらの観察は、撥水性織物から摩擦低減表面に及ぶ、広範囲の潜在的用途のため、生体模倣撥水面の製造において過去１０年間で多大な関心につながってきた。
【発明の概要】
【０００６】
一態様では、撥水面を有する物品は、粗面を有する基質と、安定化液体被覆層を形成するように、粗面を湿潤させ、かつそれに付着する、潤滑液とを含み、液体は、粗面より上側に液体上面を形成するように十分な厚さで粗面を覆い、粗面および潤滑液は、潤滑液が基質上で実質的に固定化されて撥水面を形成するように、相互に対する親和性を有する。
【０００７】
１つ以上の実施形態では、本物品は、異物を撥ねることが可能であり、または物品は、撥水面への異物の付着を低減させることが可能である。
【０００８】
１つ以上の実施形態では、潤滑液は、異物に化学的に不活性であるように選択される。
【０００９】
１つ以上の実施形態では、潤滑液に対する粗面の親和性は、異物に対する粗面の親和性を上回る。
【００１０】
任意の先行実施形態では、異物は、流体または固体である。
【００１１】
任意の先行実施形態では、粗面は、ナノメートルからマイクロメートルの規模の少なくとも１つの寸法を有する、隆起特徴を備える。
【００１２】
任意の先行実施形態では、基質は、多孔質材料を含む。
【００１３】
任意の先行実施形態では、基質および潤滑液の光屈折率は、実質的に同様である。
【００１４】
任意の先行実施形態では、基質は、ポリマー、金属、サファイア、ガラス、異なる形態の炭素、またはセラミックを含む。
【００１５】
任意の先行実施形態では、粗面は、繊維、粒子、電気化学的に堆積させられたポリマー、サンドブラストされた表面、あるいはウェットまたはドライエッチングされた表面を備える。
【００１６】
任意の先行実施形態では、粗面は、化学官能化層を備え、例えば、化学官能化層は、ペルフルオロカーボン油等のフッ素化物を含む
【００１７】
任意の先行実施形態では、潤滑液は、疎水性油である。
【００１８】
任意の先行実施形態では、本物品は、以下の条件を満たし、
γＢＸｃｏｓθＢＸ−γＡＸｃｏｓθＡＸ＞０            （ｅ１）
【００１９】
γＡＸは、周辺媒質との異質作用物質の界面エネルギーであり、γＢＸは、周辺媒質との潤滑液の界面エネルギーであり、θＡＸは、周辺媒質下に浸漬される平坦な固体表面上の異物の平衡接触角であり、θＢＸは、周辺媒質下に浸漬される平坦な固体表面上の潤滑液の液体の平衡接触角である。
【００２０】
任意の先行実施形態では、本物品が、媒質Ｘに暴露されるときに、本物品は、以下の２つの条件を満たし、Ｘは、空気／ガス／水／非混合性流体であり、
Ｒ（γＢＸｃｏｓθＢＸ−γＡＸｃｏｓθＡＸ）−γＡＢ＞０        （ｅ２）
Ｒ（γＢＸｃｏｓθＢＸ−γＡＸｃｏｓθＡＸ）＋γＡＸ−γＢＸ＞０ （ｅ３）
γＡＸは、周辺媒質との異質作用物質の界面エネルギーであり、γＢＸは、周辺媒質との潤滑液の界面エネルギーであり、γＡＢは、異物および潤滑液界面の界面エネルギーであり、θＡＸは、周辺媒質下に浸漬される平坦な固体表面上の異物の平衡接触角であり、θＢＸは、周辺媒質下に浸漬される平坦な固体表面上の潤滑液の平衡接触角であり、Ｒは、粗面の粗度係数である。
【００２１】
任意の先行実施形態では、本物品は、５０００Ｐａを超える圧力で異物に接触しているときに、その性質を維持し、または本物品は、１０６Ｐａを超える圧力で異物に接触しているときに、その性質を維持する。
【００２２】
任意の先行実施形態では、本物品は、自己洗浄が可能であり、本物品は、自己修復が可能である。
【００２３】
任意の先行実施形態では、本物品はさらに、潤滑層と流体連通しているある量の潤滑液を備える、貯留部を備える。
【００２４】
任意の先行実施形態では、多孔質材料は、導電性、非伝導性、磁性、非磁性、弾性、非弾性、感光性、非感光性、温度感受性、または非温度感受性等の性質のうちの１つ以上を有するように選択される、固体基質を含む。
【００２５】
任意の先行実施形態では、基質は、平坦な基質、丸い基質、円筒基質、または幾何学的に複雑な基質である。
【００２６】
別の側面では、先行実施形態のうちのいずれかによる、易滑性撥水および／または非接着表面を有する、流路、光学構成要素、看板または商業用図形、建築材料、コイル、パイプ、フィン、フィンのカートリッジ、または壁のような、氷、霜、または凝縮物の蓄積を防止すること、または低減させることが有利である、冷蔵システムの要素、または熱交換器が提供される。
【００２７】
別の側面では、風または水の抵抗に暴露される、少なくとも１つの表面を有する、デバイスであって、本デバイスは、先行実施形態のうちのいずれかによる、易滑性撥水および／または非接着表面を有する、風車、コンテナ、太陽電池、および航空電子工学デバイス、船舶、屋根材料、織物、例えば、レンズ、ゴーグル、タッチスクリーン、または窓の中に含有される耐指紋性表面、および水中デバイスから成る群より選択される、デバイスが提供される。
【００２８】
別の側面では、先行実施形態のうちのいずれかによる、易滑性撥水および／または非接着表面を有する、流体接触表面の少なくとも一部分を有する、流体輸送デバイスが提供される。
【００２９】
別の側面では、異物を撥ねるか、または異物の付着を低減させるための易滑性表面を生成するための方法が提供される。本方法は、粗面を提供することと、粗面を湿潤させ、かつ該潤滑液を粗面に付着させて、上塗り層を形成するように、潤滑液を導入することとを含み、粗面および潤滑液は、潤滑液が基質上で実質的に固定化されて撥水面を形成するように、相互に対する親和性を有する。
【００３０】
一実施形態では、基質は、多孔質材料を含む。
【００３１】
任意の先行実施形態では、異物は、流体または固体である。
【００３２】
任意の先行実施形態では、該提供および導入することは、以下の条件を満たすように実行され、
γＢＸｃｏｓθＢＸ−γＡＸｃｏｓθＡＸ＞０            （ｅｌ）γＡＸは、周辺媒質との異質作用物質の界面エネルギーであり、γＢＸは、周辺媒質との潤滑液の界面エネルギーであり、θＡＸは、周辺媒質下に浸漬される平坦な固体表面上の異物の平衡接触角であり、θＢＸは、周辺媒質下に浸漬される平坦な固体表面上の潤滑液の液体の平衡接触角である。
【００３３】
任意の先行実施形態では、該提供することおよび導入することは、易滑性表面が媒質Ｘに暴露されるときに、以下の２つの条件を満たすように実行され、Ｘは、空気／ガス／水／非混合性流体であり、
Ｒ（γＢＸｃｏｓθＢＸ−γＡＸｃｏｓθＡＸ）−γＡＢ＞０         （ｅ２）
Ｒ（γＢＸｃｏｓθＢＸ−γＡＸｃｏｓθＡＸ）＋γＡＸ−γＢＸ＞０  （ｅ３）
【００３４】
γＡＸは、周辺媒質との異質作用物質の界面エネルギーであり、γＢＸは、周辺媒質との潤滑液の界面エネルギーであり、γＡＢは、異物および潤滑液界面の界面エネルギーであり、θＡＸは、周辺媒質下に浸漬される平坦な固体表面上の異物の平衡接触角であり、θＢＸは、周辺媒質下に浸漬される平坦な固体表面上の潤滑液の平衡接触角であり、Ｒは、粗面の粗度係数である。
【００３５】
任意の先行実施形態では、ある量の潤滑液を備える、貯留部を提供することをさらに含む。
【００３６】
任意の先行実施形態では、易滑性表面は、平坦な基質、丸い基質、円筒基質、または幾何学的に複雑な基質上に形成される。
【００３７】
任意の先行実施形態では、粗面は、流路の表面上、光学構成要素の表面上、看板または商業用図形の表面上、建築材料の表面上、冷却要素の表面上、熱交換器の表面上、風車の表面上、タービンの表面上、航空電子工学デバイスの表面上の太陽電池の表面上、船舶の表面上、または水中デバイスの表面上、織物の表面上に提供される。
【００３８】
別の側面では、粗面、および上塗り層を形成するように粗面を湿潤させ、かつそれに付着する潤滑液を、流路に提供することと、該流路に沿って流体を送ることとを含み、粗面は、流体と比較して、潤滑流体へのより優れた親和性を有し、潤滑液および流体は、相互と実質的に化学的に不活性である、加圧条件下で流体を輸送する方法が説明される。
【００３９】
１つ以上の実施形態では、流路は、マイクロ流体チャネルまたはパイプである。
【００４０】
任意の先行実施形態では、流体は、非極性流体、極性流体、またはそれらの組み合わせ、あるいは水、油、または他の複合流体である。
【００４１】
任意の先行実施形態では、動作中に潤滑液の任意の損失を補充するように、追加の潤滑液を提供することをさらに含む。
【００４２】
別の側面では、冷却システムの除霜サイクルを向上させる方法は、粗面、および上塗り層を形成するように粗面を湿潤させ、かつそれに付着する潤滑液を、冷却要素に提供することと、冷却コイルを冷却システムの除霜システムの中へ接続することと、冷却コイル上に形成された霜を融解させるように、冷却コイルを加熱することとを含み、粗面は、霜と比較して、潤滑液へのより優れた親和性を有し、潤滑液および霜は、相互と実質的に化学的に不活性である。
【００４３】
１つ以上の実施形態では、本方法はさらに、該加熱することの間または後に、空気流を該冷却コイルに提供することを含む。
【００４４】
１つ以上の実施形態では、本方法はさらに、動作中に潤滑液の任意の損失を補充するように、追加の潤滑液を提供することを含む。
【００４５】
別の側面では、防害虫建造物を構築するための方法は、粗面、および上塗り層を形成するように粗面を湿潤させ、かつそれに付着する潤滑液を、建造物の１つ以上の壁に提供することを含み、粗面は、該害虫の把持機構のサイズよりも小さい、または大きい特徴サイズを有し、潤滑液および該害虫は、相互と実質的に化学的に不活性である。
【００４６】
１つ以上の実施形態では、１つ以上の壁は、建造物の周囲を実質的に取り囲み、かつ建造物の地面から害虫のサイズよりも数倍大きい高さまで延在する。
【００４７】
１つ以上の実施形態では、本方法はさらに、動作中に潤滑液の任意の損失を補充するように、追加の潤滑液を提供することを含む。
【００４８】
別の側面では、物品の表面を清掃するための方法は、粗面、および粗面を湿潤させ、か
つそれに付着する潤滑液を、物品の表面に提供することと、物品の使用中に該物品上に蓄積される汚染物質を収集する流体を提供することとを含み、粗面は、流体と比較して、潤滑液へのより優れた親和性を有し、潤滑液および流体は、相互と実質的に化学的に不活性である。
【００４９】
１つ以上の実施形態では、本物品は、建造物、広告板、看板、織物、流し台、または便器である。
【００５０】
１つ以上の実施形態では、汚染物質は、泥、スモッグ、糞便、スプレー塗料、食品、またはそれらの組み合わせを含む。
【００５１】
別の側面では、水上船舶上の海洋生物付着を防止する方法は、粗面、および上塗り層を形成するように粗面を湿潤させ、かつそれに付着する潤滑液を、船舶の表面に提供することと、海洋環境の中へ船舶を展開することとを含み、粗面は、海洋汚染物質および海洋環境と比較して、潤滑液へのより優れた親和性を有し、潤滑液および海洋汚染物質は、相互と実質的に化学的に不活性であり、潤滑液および海洋環境は、相互と実質的に化学的に不活性である。
【００５２】
１つ以上の実施形態では、海洋汚染物質は、イガイ、ホヤ、フジツボ、チューブワーム、チューブワームの幼虫、珪藻、またはそれらの組み合わせを含む。
【００５３】
１つ以上の実施形態では、海洋環境は、海水および淡水を含む。
【００５４】
１つ以上の実施形態では、本方法はさらに、動作中に潤滑液の任意の損失を補充するように、追加の潤滑液を提供することを含む。
【００５５】
別の側面では、自浄式粘着防止光学表面を作成する方法は、粗面、および上塗り層を形成するように粗面を湿潤させ、かつそれに付着する潤滑液を、光学デバイスの表面に提供することと、使用中に該光学デバイス上に蓄積される汚染物質を収集する流体を提供することとを含み、粗面は、流体と比較して、潤滑液へのより優れた親和性を有し、潤滑液の屈折率は、粗面の屈折率に実質的に類似し、潤滑液および流体は、相互と実質的に化学的に不活性である。
【００５６】
１つ以上の実施形態では、光学デバイスは、移動通信デバイス、指紋読取装置、自動送金機、ゴーグル、カメラ、赤外線撮像システム、レンズ、タッチスクリーン、または窓の中にある。
【００５７】
１つ以上の実施形態では、汚染物質は、泥、スモッグ、油、指紋、皮膚残骸、霧、霜、氷、およびそれらの組み合わせを含む。
【００５８】
先行実施形態のうちのいずれかでは、潤滑液は、純粋な液体、溶液、または液相および固相から成る複合流体である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
本発明の上記および他の目的および利点は、類似参照記号が全体を通して類似部品を指す、添付図面と併せて解釈される、以下の発明を実施するための形態を考慮することにより明白となるであろう。
【図１】ある実施形態による、自己修復性の易滑性液体を注入した多孔質表面（ＳＬＩＰＳ）の概略図である。
【図２Ａ】ある実施形態による、ＳＬＩＰＳの液体Ｂが液体Ａおよび非混合性媒質Ｘの両方に暴露される、ＳＬＩＰＳを覆う液体Ａの液滴を示す。
【図２Ｂ】ある実施形態による、ＳＬＩＰＳの液体Ｂが液体Ａのみに実質的に暴露される、ＳＬＩＰＳに接触する液体Ａを示す。
【図３】ある実施形態による、（Ａ）平面および（Ｂ）ナノ構造化表面（差し込み図がナノ構造の電子顕微鏡写真を示す）上の例示的なフッ素化液体Ｂの湿潤挙動を示す。
【図４】ある実施形態による、その上で易滑性表面が形成される、構造化表面の概略図である。
【図５Ａ】ある実施形態による、その上で易滑性表面が形成される、円柱状多孔質材料の概略図である。
【図５Ｂ】ある実施形態による、その上で易滑性表面が形成される、逆オパール多孔質材料の概略図である。
【図５Ｃ】ある実施形態による、その上で易滑性表面が形成される、ランダムネットワーク多孔質材料の画像である。
【図５Ｄ】ある実施形態による、溶媒乾燥によって誘発される自己組織化高分子微細構造の画像である。
【図６Ａ】カリフラワーに類似する形態を有する、電着ポリマーのＳＥＭ画像を示す。
【図６Ｂ】ある実施形態による、ナノ繊維形態を有する、電着ポリマーのＳＥＭ画像を示す。
【図６Ｃ】ある実施形態による、ロッド様形態を有する、電着ポリマーのＳＥＭ画像を示す。
【図６Ｄ】ある実施形態による、過剰成長したポリマーの形態を有する、電着ポリマーのＳＥＭ画像を示す。
【図６Ｅ】ある実施形態による、キノコ様形態をもたらす、マイクロポスト上に形成された電着ポリマーのＳＥＭ画像を示す。
【図６Ｆ】ある実施形態による、２つの異なる長さスケールで粗度の階層構造を形成するように、隆起特徴の配列上に製造された繊維状表面のＳＥＭ画像を示す。
【図７Ａ】ある実施形態による、その上でＳＬＩＰＳを形成することができる、いくつかの異なる平面的および非平面的表面を示す。
【図７Ｂ】ある実施形態による、円筒中実コア上に形成されたＳＬＩＰＳを示す。
【図７Ｃ】ある実施形態による、管／パイプおよび同等物の内部の側壁上に形成されたＳＬＩＰＳを示す。
【図７Ｄ】ある実施形態による、管／パイプおよび同等物の内部および外部の両方の側壁上に形成されたＳＬＩＰＳを示す。
【図７Ｅ】ある実施形態による、液体Ｂに浸した多孔質管および同等物上に形成されたＳＬＩＰＳを示す。
【図８】ある実施形態による、高圧液体衝撃（すなわち、圧力差＞５０００Ｐａ）後の超低摺動角（すなわち、＜２°）での低表面張力液体の撥液性によって実証されるような、本開示の表面の高い圧力安定性を示すチャートである（試験液体＝オクタン、デカン、トリデカン、およびヘキサデカン）。
【図９Ａ】ある実施形態による、蒸発または除去された液体Ｂを補充することができる液体Ｂ貯留部に連結されたＳＬＩＰＳを示す。
【図９Ｂ】ある実施形態による、蒸発または除去された液体Ｂを補充することができる液体Ｂ貯留部を伴う円筒管の内側に形成されたＳＬＩＰＳを示す。
【図９Ｃ】ある実施形態による、蒸発または除去された液体Ｂを補充するためのチャネルに連結された恣意的に成形された流路の表面に沿って形成されたＳＬＩＰＳを示す。
【図９Ｄ】ある実施形態による、図９Ｃの底基質部分の形成を示す画像を示す。
【図１０】ある実施形態による、必要に応じて組み合わせるか、または修飾することができる、ＳＬＩＰＳの液体Ｂの自己補充機構の実施例の断面概略図を示す。
【図１１】図１１ａ〜ｆは、ある実施形態による、対応する表面特性化が、ＳＬＩＰＳの超平滑性を示す、ＳＬＩＰＳ表面の形態を再現する複製プロセスを示す。
【図１２】図１２ａ〜ｃは、ある実施形態による、多孔質膜内の液体Ｂの蒸発特性を示す。
【図１３Ａ】ある実施形態による、自己修復時間スケールが約１００ｍｓである、自己修復性質を実証するＳＬＩＰＳの画像を示す。
【図１３Ｂ】ある実施形態による、決定的な物理的損傷後の撥液性機能（試験液体＝デカン、γＬＶ＝２３．６±０．１ｍＮ／ｍ）の回復を示すチャートである。
【図１３Ｃ】ある実施形態による、油が図１３Ｄの損傷部位で固定されたままである、典型的な疎水性平面と比較した、物理的損傷後のＳＬＩＰＳの撥液性の回復を実証する、低速度撮影画像を示す。
【図１４Ａ】ある実施形態による、可視光範囲内の規則的な（Ｂ）ナノ構造化表面と比較した、（Ａ）液体が易滑性表面（ＳＬＩＰＳ）の増進された光透過性を実証する、本開示の表面の画像を示す。
【図１４Ｂ】ある実施形態による、可視光範囲内の規則的な（Ｂ）ナノ構造化表面と比較した、（Ａ）液体が易滑性表面（ＳＬＩＰＳ）の増進された光透過性を実証する、本開示の表面の画像を示す。
【図１４Ｃ】ある実施形態による、可視光範囲（４００〜８００ｎｍ）内のエポキシ樹脂ベースのＳＬＩＰＳの光透過測定を示す。
【図１５Ａ−１５Ｃ】ある実施形態による、温度制御されたプレートの上に配置された金属ブロック「Ｈ」（左）、乾燥多孔質膜が「Ｈ」上に配置された（中央）、およびペルフルオロ液体で湿潤させられた多孔質膜（右）が「Ｈ」上に配置された（右）概略図（図１５Ａ）、ならびに５０℃（図１５Ｂ）および−２０℃（図１５Ｃ）での近赤外線範囲波長画像（すなわち、波長＞８００ｎｍ）を示す。
【図１５Ｄ】ある実施形態による、近赤外線範囲（８００〜２３００ｎｍ）内のＴｅｆｌｏｎ（登録商標）ベースのＳＬＩＰＳの光透過測定を示す。
【図１６Ａ】ある実施形態による、Ａ．  Ｔｕｔｅｊａ，  Ｗ．  Ｃｈｏｉ，  Ｊ．  Ｍ．  Ｍａｂｒｙ，  Ｇ．  Ｈ．  ＭｃＫｉｎｌｅｙ，  ａｎｄ  Ｒ．  Ｅ．  Ｃｏｈｅｎ，  Ｐｒｏｃ．  Ｎａｔｌ．  Ａｃａｄ．  Ｓｃｉ．  ＵＳＡ  １０５，１８２００（２００８）で説明されるような、本開示の表面と現在の最先端技術の表面との間の撥液性能比較のチャートである。
【図１６Ｂ】ある実施形態による、液体Ｂの厚さが表面テクスチャの高さよりも低いときに、液体易滑性性質が減退し始める、液体Ｂの厚さの関数としての表面のデカン（γＬＶ＝２３．６±０．１ｍＮ／ｍ）液体接触角ヒステリシスのプロットを示す。
【図１７Ａ−１７Ｆ】ある実施形態による、凍結温度（すなわち、−４５％の相対湿度で−４℃）下での屋外環境内の本開示の表面の氷易滑性挙動の実証を示す。
【図１８】ある実施形態による、ナノ構造化表面と比較した氷の付着の有意な低減を示す、本開示の表面とナノ構造化表面との間の凍着比較の実証を示す。
【図１９Ａ−１９Ｂ】ある実施形態による、アルミニウムおよびＴｅｆｌｏｎ（登録商標）被覆アルミニウム表面と比較した、原油（すなわち、パラフィン基軽質原油）に対する本開示の易滑性表面の向上した撥油性の画像を示す。
【図２０Ａ】Ａｌ  １１００合金表面のＳＥＭ画像を示す。
【図２０Ｂ】ある実施形態による、Ａｌ表面上に形成された段差表面（一次構造）のうちのそれぞれの上の複数の微細スケール突出とともに、複数の段差（二次構造）のＳＥＭ画像を示す。
【図２０Ｃ】ある実施形態による、電着条件を改変することによって発現させることができる、異なる形態の異なるＳＥＭ画像を示す。
【図２１】２００℃以上の撥水性材料の高温安定性を示す、市販の潤滑剤および結果として生じるＳＬＩＰＳの熱重量分析である。
【図２２】ある実施形態による、多孔質Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）表面と比較した、合成乾燥接着剤（すなわち、ＳＣＯＴＣＨテープ）に対する易滑性表面の粘着防止性質の実証を示す。
【図２３】ある実施形態による、他の表面と比較した、水中接着剤に対する易滑性表面の粘着防止性質を実証する一連の画像を示す。
【図２４】ある実施形態による、オオアリによって分泌される天然接着剤および粘性流体（すなわち、果物のジャム）に対する易滑性表面の粘着防止性質を実証する一連の画像を示す。
【図２５】ある実施形態による、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）、またはＴｅｆｌｏｎ（登録商標）および易滑性表面が取り付けられる壁背景が、油性スプレー塗料の付着に抵抗することができず、均一に被覆された一方で、油塗料が融合して易滑性表面から滑り落ちる、易滑性表面の塗装防止能力を実証する一連の画像を示す。
【図２６】図２６ａ〜ｂは、ある実施形態による、ＳＬＩＰＳから粒子状汚染物質を拭き取る能力を実証する画像の時間系列を示す。
【図２７】アルミニウム合金の表面処理がアルミニウム粗面を生成するための実験装置の一般的表示（Ａ）およびズームイン表示（Ｂ）を示す写真である。特に、反応混合物は、アルミニウム板を完全に覆うように示される。
【図２８】Ｋｒｙｔｏｘ−１５７ＦＳＨで前処理したアルミニウムクーポン表面の表面上で広がるＦＣ−７０の画像である。
【図２９】凍結試験が、種々の時点においてＳＬＩＰＳアルミニウム合金表面（ｉ）、平坦な未修飾アルミニウム合金（ｉｉ）、および粗い（サンドブラストされた）未修飾アルミニウム合金（ｉｉｉ）上で行われた、動画から得られた一連の静止画像を示す。この試験用の設定が図３５に示される。合金は、６０％相対湿度で−２℃に設定された冷却板上の湿度チャンバ内にあった。水霧、液滴、霜、および氷が、徐々に３つの表面のうちのそれぞれの上に形成し、凍結挙動は、０秒（Ａ）、１０００秒（Ｂ）、１３００秒（Ｃ）、１８００秒（Ｄ）、２２００秒（Ｅ）、および２６００秒（Ｆ）での静止ショットで観察および捕捉された。
【図３０】（ａ）アルミニウムシート上のナノ構造化ポリピロールの電気化学的被覆の概略図を示す（ＷＥ：作業電極としてのＡｌ  １１００合金、ＲＥ：Ａｇ／ＡｇＣｌ基準電極、ＣＥ：Ｐｔ網対電極）。（ｂ）未処理のパンチプレスされたアルミニウムサンプル（左）および部分的に被覆されたアルミニウムサンプル（右）の写真。ＰＰｙ被覆領域は、写真では黒く見える。基質サイズ＝６ｃｍ×９ｃｍである。（ｃ）アルミニウムの未処理領域の形態をＰＰｙ被覆領域と比較するＳＥＭ画像。差し込み図は、２つの領域に対するより高い倍率のＳＥＭ画像を示す。
【図３１】未処理のアルミニウムおよびＳＬＩＰＳ−Ａｌに対する液滴保持プロットである。各所与の傾斜角での臨界液滴サイズ（ＤＣ）の逆数が描画される。線によって接続された点は、Ａｌ（丸）およびＳＬＩＰＳ−Ａｌ（四角）上で固定および摺動する液滴の理論的境界を示す。曲線より上側の領域に対応する臨界液滴サイズよりも小さい水滴が、固定されたままとなる一方で、曲線より下側の領域に対応する臨界液滴サイズよりも大きい水滴は、摺動し、基質から除去されるであろう。
【図３２】霜形成／除霜試験中に録画された動画から得られた静止画像を示す。未処理のＡｌ  １１００合金サンプル（Ｉ）およびＳＬＩＰＳ−Ａｌサンプル（ＩＩ）が、熱電冷却器のアルミニウムホルダ上に載置され、７５°で傾転させられた。相対湿度は６０％で保たれた。水滴挙動が、室温で（ａ）、２℃／分の速度にて−１０℃での冷却サイクル後に（ｂ）、および５℃／分の速度にて５℃での除霜サイクル後に（ｃ）観察された。１ｃｍを表すＩ（ａ）の中の黒いスケールバーは、画像Ｉ（ｂ）、ＩＩ（ａ）、およびＩＩ（ｂ）に適用される。画像Ｉ（ｃ）の中のスケールバーはまた、画像ＩＩ（ｃ）に適用される。各フレーム内の鎖線は、異なる表面の間の境界を示す。
【図３３】ポリピロール成長を観察するための電着電位を判定するために使用されるグラフ（Ａ）、およびアルミニウムのＰＰｙ被覆プロセス中に記録された値を示すクロノアンペログラム（Ｂ）を示す。
【図３４】０．１Ｍ  ＳＤＢＳ溶液中のアルミニウム基質上のＰＰｙ被覆のサイクリックボルタンメトリを示すグラフである。最初の７５秒の電位は、−０．８５から＋０．５Ｖの間で、０．１Ｖ／秒にて掃引された。
【図３５】凍着試験用の設定の概略図である。
【図３６】液体（ここではＫｒｙｔｏｘ  １００、１０３、および１０５（ＤｕＰｏｎｔ））の粘度へのＳＬＩＰＳの撥液性の依存性を示すグラフである。液体Ａ（ここでは２５μＬのグリセロール）の一定の粘度のために、液体Ａの移動性は、液体Ｂの粘度が減少するにつれてが増加する。同様に、液体Ｂの一定の粘度のために、液体Ａの移動性は、液体Ａの粘度の低減とともに増加する。これらの結果は、粘性消散が、ＳＬＩＰＳの液体移動性で主要な役割を果たすことを示す。
【図３７】ＳＬＩＰＳ上の原油の高温輸送を実証する一連の写真である。原油液滴は、超疎水性表面上に固定されたままであるが、最大２００℃の周囲温度にてＳＬＩＰＳ上で高度に移動性である。
【図３８】流動条件下でのＳＬＩＰＳ性能への膜細孔サイズの影響を示すグラフである。丸は、０．２μｍのＴｅｆｌｏｎ（登録商標）膜でできているサンプルを表し、四角は、１．０μｍのＴｅｆｌｏｎ（登録商標）膜でできているサンプルを表す。乾燥Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）（非ＳＬＩＰＳ）膜の性能は、鎖線によって表される。５０μＬの水滴が使用された。
【図３９】流動条件下でのＳＬＩＰＳ性能への潤滑剤粘度の影響、およびより低い粘度を伴う潤滑液がより高い粘度を伴う潤滑液よりも速くＳＬＩＰＳ表面から徐々に消されることを示すグラフである。
【図４０】１０ｍＬ／分の流速で７日間の期間中にＳＬＩＰＳの性能の劣化がなかったことを示すグラフである。
【図４１】未処理のＡｌおよびＳＬＩＰＳ−Ａｌ上の蓄積された氷の形態の差異を示す、動画から抽出された一連の静止画像である。（ａ）〜（ｄ）：５℃／分にて室温から−１０℃までの凝縮／凍結サイクル。（ｅ）、（ｆ）：約１０℃／分にて−１０℃から２５℃までの融解（除霜）サイクル。氷は、アルミニウム基質の全体にわたって均一に形成する一方で、周辺アルミニウム基質から架橋することによって、大部分はＳＬＩＰＳ−Ａｌの縁の周囲に形成する。氷晶のサイズは、アルミニウム上よりもＳＬＩＰＳ−Ａｌ上ではるかに大きく、質量あたりの氷の接触面積をアルミニウム上よりもＳＬＩＰＳ−Ａｌ上ではるかに小さくし、除霜サイクル中の氷の除去を促進する。ＳＬＩＰＳ−Ａｌの表面上のいくつかの欠陥は、液滴が摺動していた間に液滴の固定につながり、最終的に、ＳＬＩＰＳ−Ａｌ上の大きい氷晶の形成につながった。サンプルは７５度の傾斜角で載置された。基質の幅は約１インチであった。
【図４２】未処理のＡｌおよびＳＬＩＰＳ−Ａｌ上の蓄積された氷の形態の差異を示す、動画から抽出された一連の静止画像である。（ａ）：−２℃で６０％ＲＨ下のＡｌおよびＳＬＩＰＳ−Ａｌ（時間＝０）。（ｂ）：３７分後。霜がＡｌの表面積の８７．６％を覆った一方で、霜の形成は、冷却板の周辺アルミニウム板から架橋することによってＳＬＩＰＳ−Ａｌの縁（黄色の鎖線として示される）のみから起こる。ＳＬＩＰＳ−Ａｌ上の霜によって覆われた表面は、（ｃ）１００分後に、わずか４．５％である。厚い霜がＡｌの表面の９６．１％を覆った。ＳＬＩＰＳ−Ａｌの表面の３０．８％が霜で覆われているが、それらは主に周縁効果によるものである。基質は垂直に載置された。基質はサイズが約３インチ×３インチであった。
【図４３】図４２のＡｌおよびＳＬＩＰＳ−Ａｌ上の霜の相対的表面被覆率を図示する、時間との霜被覆率のプロットである。
【図４４】被覆の均一性および拡張可能性を実証する、１０ｃｍ×１０ｃｍのＰＰｙ被覆Ａｌ  １１００サンプルの写真である。
【図４５】ＳＬＩＰＳを形成する例示的な製造技法を提供する。第１に、Ａ）吹き付け塗装、Ｂ）化学／物理エッチング、Ｃ）固体上への材料の溶液／気相堆積によって、固体材料を粗面化させることができる。固体が粗面化された後、潤滑剤の化学親和性を増進するように、表面を化学官能化することができる。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
本開示は、本明細書では易滑性液体を注入した多孔質表面（Ｓｌｉｐｐｅｒｙ  Ｌｉｑｕｉｄ−Ｉｎｆｕｓｅｄ  Ｐｏｒｏｕｓ  Ｓｕｒｆａｃｅｓ；ＳＬＩＰＳ）と呼ばれる、易滑性表面を説明する。ある実施形態では、本開示の易滑性表面は、付着防止および防汚性質を呈する。本開示の易滑性表面は、広範囲の材料の付着を防止することができる。表面上に粘着しない例示的な材料は、液体、固体、およびガス（または蒸気）を含む。例えば、水、油性塗料、炭化水素、およびそれらの混合物等の液体、有機溶媒、原油等の複合流体、タンパク質含有流体、および同等物を撥ねることができる。液体は、純粋な液体および複合流体の両方であり得る。ある実施形態では、ＳＬＩＰＳは、ＳＬＩＰＳが疎水性および疎油性の両方を呈する、疎水油性であるように設計することができる。別の実施例として、細菌、昆虫、真菌、および同等物のような固体を撥ねることができる。別の実施例として、氷、紙、付箋、または無機粒子含有塗料、塵埃粒子のような固体を撥ねるか、または取り除くことができる。
【００６１】
本明細書で開示される易滑性表面に粘着することを防止することができる、そのような材料は、本明細書では「物体Ａ」と呼ばれる。液体形態である物体Ａは、「液体形態の物体Ａ」または「液化物体Ａ」または「液体Ａ」と呼ばれる。固体形態である物体Ａは、「固化形態の物体Ａ」または「固化物体Ａ」または「固体Ａ」と呼ばれる。ある実施形態では、物体Ａは、固体および流体の両方の混合物を含有することができる。
【００６２】
広範囲の材料を、本開示の易滑性表面によって撥ねることができる。例えば、物体Ａは、炭化水素およびそれらの混合物（例えば、ペンタンからヘキサデカンおよび鉱油まで、パラフィン基超軽質原油、パラフィン基軽質原油、パラフィン基軽・中質原油、パラフィン・ナフテン系中質原油、ナフテン系中・重質原油、芳香族中間体中・重質原油、芳香族ナフテン系重質原油、芳香族アスファルト原油等）、ケトン（例えば、アセトン等）、アルコール（例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ジプロピレングリコール、エチレングリコール、およびグリセロール等）、水（広範囲の塩分を伴う、例えば、０から６．１Ｍの塩化ナトリウム、０から４．６Ｍの塩化カリウム等）、酸（例えば、濃縮フッ化水素酸、塩酸、硝酸等）および塩基（例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等）、および氷等の、極性および非極性液体Ａならびにそれらの固化形態を含むことができる。物体Ａは、昆虫、小動物、原生生物、細菌、ウイルス、真菌、体液および組織、タンパク質、および同等物等の生体を含むことができる。物体Ａは、液体中に懸濁させられた固体粒子を含むことができる。物体Ａは、塵埃、コロイド懸濁液、スプレー塗料、食品、一般的な家庭用品、および同等物等の非生体を含むことができる。物体Ａは、接着剤および接着膜を含むことができる。本リストは、例示的となることを目的としており、本開示の易滑性表面は、多数の他の種類の材料を有効に撥ねるように構想される。
【００６３】
ある実施形態では、本開示の易滑性表面は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥまたはＴＥＦＬＯＮ（登録商標））表面よりも低い摩擦係数を有する。ある実施形態では、摩擦係数は、０．１未満、０．０５未満、または０．０４未満でさえあってもよい。ある実施形態では、摩擦係数は、相互に対して２つの異なる表面を摺動することによって測定することができる。係数の値は、表面上に印加される負荷、摺動速度、および表面の材料に依存するであろう。例えば、研磨鋼鉄等の基準表面を、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）等の標的表面に対して摺動するために使用することができ、または本開示のＳＬＩＰＳを、それ自体に対して摺動して（例えば、ＳＬＩＰＳ／ＳＬＩＰＳ）摩擦係数（静的および動的の両方）を得るために使用することができる。
【００６４】
易滑性液体を注入した多孔質表面（ＳＬＩＰＳ）の全体的設計の概略図が図１で図示される。示されるように、物品は、ある粗度（すなわち、粗面）に、その上に適用された液
体Ｂ１２０を提供する、表面特徴１１０を有する固体表面１００を含む。液体Ｂは、粗面を湿潤させ、粗面の傾斜、くぼみ、および／または細孔を充填し、粗面上で超平滑表面１３０を形成する。液体Ｂによる粗面の湿潤に起因する超平滑表面により、物体Ａ１４０は表面に付着しない。
【００６５】
ＳＬＩＰＳの特定の構成要素を詳細に説明する前に、ＳＬＩＰＳは、以下の３つの要因のうちの少なくとも１つを含む：１）潤滑液（液体Ｂ）は、粗面の中に注入し、粗面を湿潤させ、粗面内で安定して付着する、２）粗面は、撥ねられる液体（物体Ａ）よりもむしろ潤滑液（液体Ｂ）によって優先的に湿潤させることができる、および３）潤滑流体（液体Ｂ）および撥ねられる物体または液体（物体Ａ）は、非混合性であり、相互と化学的に相互作用しない。
【００６６】
第１の要因は、液体Ｂに対する化学親和性と組み合わせられた、広い表面積が、潤滑流体による完全湿潤および潤滑流体の付着を促進する、マイクロまたはナノテクスチャ加工された粗い基質を使用することによって、満たすことができる。より具体的には、粗面の粗度粗面Ｒは、Ｒ≧１／ｃｏｓθＢＸであるように選択され、Ｒは、表面の実際の面積と投影面積との比として定義され、θＢＸは、媒質Ｘ（Ｘ＝水／空気／他の非混合性流体媒質）下に浸漬される平坦な固体表面上の液体Ｂの平衡接触角である。ある実施形態では、Ｒは、１．５、２、または５等の１以上の任意の値であってもよい
【００６７】
第２の要因を満たすために、粗面は、撥ねることを所望する非混合性液体／複合流体／望ましくない固体（物体Ａ）よりもむしろ潤滑流体（液体Ｂ）によって優先的に湿潤させることができる。これは、物体Ａが液体Ｂの安定した潤滑膜の上にとどまることを確実にすることができる。
【００６８】
第３の要因を満たすために、物体Ａと液体Ｂとの間の混合のエンタルピーは、ともに混合された時に相互から分相し、および／または相互間で大幅な化学反応を受けないほど十分高くなるべきである（例えば、水／油、昆虫／油、氷／油等）。ある実施形態では、物体Ａおよび液体Ｂは、２つの間の大幅な混合を伴うことなく、物理的に明確に異なる相／材料のままであるように、相互と実質的に化学的に不活性である。
【００６９】
ＳＬＩＰＳは、（１）液体Ｂが実質的に物体Ａのみに暴露される（例えば、流動パイプ等）（図２Ｂ参照）、または（２）液体Ｂが物体Ａおよび媒質Ｘ（例えば、雰囲気、水等）等の別の流体環境の両方に暴露される（図２Ａ参照）、環境に組み込まれてもよいことが考慮される。図２は、液体Ａとして液体形態の物体Ａを示す。
【００７０】
ＳＬＩＰＳが第１の環境に（例えば、パイプ／管の内側で、および同様に）組み込まれるとき（図２Ｂ参照）、基質表面／潤滑剤／非混合性試験流体の機能の組み合わせは、方程式（ｅ１）で示される条件を満たすことによって選択されてもよく、
ΔＥ０＝γＢＸｃｏｓθＢＸ−γＡＸｃｏｓθＡＸ＞０            （ｅｌ）
式中、γＡＸおよびγＢＸは、それぞれ、物体Ａ・媒質Ｘ界面および液体Ｂ・媒質Ｘ界面の界面エネルギーを表す。また、θＡＸおよびθＢＸは、それぞれ、媒質Ｘ環境下に浸漬される平坦な固体表面上の物体Ａおよび液体Ｂの平衡接触角である。
【００７１】
他方で、ＳＬＩＰＳが第２の環境に組み込まれる（例えば、液体Ａおよび第２の流体または大気環境の両方に暴露される）とき（図２Ａ参照）、以下の２つの条件を満たすことにより、好適なＳＬＩＰＳを提供することができる。
ΔＥ１＝Ｒ（γＢＸｃｏｓθＢＸ−γＡＸｃｏｓθＡＸ）−γＡＢ＞０        （ｅ２）
ΔＥ２＝Ｒ（γＢＸｃｏｓθＢＸ−γＡＸｃｏｓθＡＸ）＋γＡＸ−γＢＸ＞０ （
ｅ３）
式中、γＡＢは、物体Ａ・液体Ｂ界面の界面エネルギーを表す。
【００７２】
加えて、物体Ａと媒質Ｘとの間の密度差もまた、撥物体性に役割を果たすことができる。例えば、物体Ａが重力によってＳＬＩＰＳから滑り落ちるために、物体Ａの密度ρＡは、望ましくは、媒質Ｘの密度ρＸより大きくてもよい（すなわち、ρＡ＞ρＸ）。また、物体Ａのサイズは、ほぼその毛細管長、またはそれよりも大きくてもよい。具体的には、毛細管長は、γ、ρ、およびｇが、それぞれ、液体の表面張力および密度、および重力である、（γ／ρｇ）１／２として定量的に表すことができる、物体への表面力に対する重力の優勢性を定量化する、特徴的長さスケールである。
【００７３】
（ｅ１）、（ｅ２）、および（ｅ３）で言及される異なるパラメータ（すなわち、θＡＸ、θＢＸ、γＡＸ、γＢＸ、γＡＢ、Ｒ）は、以下の標準技法を利用して取得または推定することができる。以下の標準技法が説明されるが、当業者に明白となるであろう、他の技法を利用することができる。
【００７４】
θＡＸ、θＢＸの測定：前進および後退角度、静止角度
表面上の液体の挙動は、平衡接触角によって表される。平衡接触角θは、３つの界面、例えば、固体／液体／蒸気にわたる相互作用によって判定される、液体／蒸気界面が固体表面に接触する角度である。実験的に、実際の固体表面上の液滴の最も安定した平衡接触角は、獲得することが困難であり得る。固体表面上に位置する液滴は、２つの極値によって制約される種々の接触角を呈する。上限が、見掛けの前進接触角（θＡ）として知られている一方で、下限は、見掛けの後退接触角（θＲ）と呼ばれる。これらの値の間の差は、表面の撥液性を特徴付ける、接触角ヒステリシスとして知られている（すなわち、Δθ＝θＡ−θＲ、式中θＡ≧θ≧θＲ）。従来、平衡接触角は、前進および後退角度の平均（すなわち、θ＝（θＡ＋θＲ）／２）によって、または静止接触角θｓｔａｔｉｃ（すなわち、θ＝θｓｔａｔｉｃ）によって、おおむね推定することができる。
【００７５】
実践では、接触角測定は、液滴方法およびＷｉｌｈｅｌｍｙ方法等のいくつかの異なる十分に確立された技法によって行うことができる。特に、液滴方法が、接触角測定のための最も人気のある技法である。この技法では、液滴が、標的固体表面上に堆積させられ、液体プロファイルが、ゴニオメータの光学システムによって捕捉され、接触角を取得するように幾何学的に適合される。表面上に堆積させられた静止液滴から測定される接触角は、静止接触角θｓｔａｔｉｃとして知られている。同システムを使用して、湿潤線が前進し始めるまで液滴の体積を増加させている間に、前進接触角θＡを測定することができる。後退接触角θＲは、湿潤線が後退し始める直前に、液滴の体積を減少させ、接触角を判定することによって測定することができる。代替として、液滴の前進および後退角度はまた、液滴が移動し始めるまで固体表面を徐々に傾転させることによって、判定することもできる。
【００７６】
流体・流体界面張力の測定γＡＸ、γＢＸ、γＡＢ
流体・流体界面張力は、Ｗｉｌｈｅｌｍｙプレート方法、Ｄｕ  Ｎｏuｙリング方法、
および懸滴方法等の多くの十分に確立された技法によって測定することができる（例えば、その内容がその全体で参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｄｒｅｌｉｃｈ  ｅｔ  ａｌ．著Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｓｕｒｆａｃｅ  ａｎｄ  Ｃｏｌｌｏｉｄ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，ｐｐ．３１５２−３１６６，Ｍａｒｃｅｌ  Ｄｅｋｋｅｒ  Ｉｎｃ，２００２を参照）。全ての技法の中でも、懸滴方法が、２液体システムに容易に拡張することができる、最も人気のある万能な技法である。懸滴方法は、流体・流体界面の形
状を測定し、流体・流体界面張力と重力との間の競合による形状歪曲を定量化する。実践では、一滴のより高密度の流体（例えば、物体Ａ）が、注射針によって非混合性媒質Ｘ（すなわち、空気／水／液体Ｂ）の中で懸濁させられる。重力の影響により、液体の体積が増加するにつれて、より高密度の液滴が変形させられるであろう。液滴の形状プロファイルは、光学システムによって捕捉され、後に、液体の体積が可能な限り最大のサイズまで増加させられたときに（すなわち、液滴が注射針から脱離される前に）コンピュータソフトウェアによって分析される。次いで、流体・流体界面の界面張力γを、式γ＝ΔρｇＤ２／Ｈから推測することができ、式中、Δρは、２つの非混合性流体の間の密度差であり、ｇは、重力であり、Ｄは、液滴の赤道直径であり、Ｈは、液滴の形状プロファイルの関数である、液滴形状依存性パラメータである。
【００７７】
表面粗度の測定：Ｒ
表面の粗度は、いくつかの間接および直接アプローチによって定量的に推定することができる。例えば、表面粗度を定量化する最も単純な間接的方法の１つは、表面の見掛けの接触角を測定することによって粗度を推定するためのウェンツェルの関係の使用である。具体的には、ウェンツェルの関係は、式ｃｏｓθ＊＝Ｒｃｏｓθによって表すことができ、式中、θ＊およびθは、それぞれ、粗面の測定された見掛けの接触角、および（同一材料の）実質的に平坦な表面の平衡接触角である。
【００７８】
直接測定については、表面粗度は、原子間力顕微鏡を使用することによって、または走査型電子顕微鏡によって、定量的に測定することができる。具体的には、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）の使用は、表面形態の単純な直接３次元マッピングを可能にする。実践では、好適なＡＦＭプローブが、表面特徴のアスペクト比に応じて、測定のために選択される（注：アスペクト比は、表面特徴の高さと幅との間の比として定義される）。大まかには、非常に高いアスペクト比（すなわち、＞１０）の鋭いＡＦＭプローブ（すなわち、先端の曲率半径＜１０ｎｍ）が、一般的な形態を伴う表面の比較的精密な測定を可能にするであろう。代替として、または加えて、走査型電子顕微鏡の使用もまた、表面粗度の推定のための表面形状の上面図および断面図の測定に使用することができる。
【００７９】
ある実施形態では、３Ｄ多孔質材料の粗度は、多孔質材料の最上層の表面形状を測定することによって推定することができる。具体的には、表面の完全な湿潤が、流体と密接に接触している材料の表面層における粗度によって主に誘発されるときに、推定が特に適していてもよい。
【００８０】
粗度はまた、ガス吸着実験によって行われる表面積測定から推定することもできる。
【００８１】
粗面
本明細書で使用されるように、「粗面」という用語は、３次元多孔質材料の表面、ならびに規則的、準規則的、またはランダムなパターンを有するかどうかにかかわらず、ある局所構造を有する固体表面の両方を含む。
【００８２】
ある実施形態では、粗面は、１よりも大きい粗度係数Ｒを有してもよく、粗度係数は、実際の表面積と投影表面積との間の比として定義される。液体Ｂの完全な湿潤が起こるために、ウェンツェル関係によって定義されるものよりも大きくなる、またはそれと等しくなる、粗面の粗度係数を有することが望ましい（すなわち、Ｒ≧１／ｃｏｓθ、θは平坦な固体表面上の液体Ｂの接触角である）。例えば、液体Ｂが特定の材料の平面上で５０°の接触角を有する場合、対応する粗面が約１．５よりも大きい粗度係数を有することが望ましい。
【００８３】
ある実施形態では、粗面の存在は、図３で実証されるように、粗面上の液体Ｂの湿潤お
よび拡散を推進することができる。図３Ａは、シラン化エポキシ樹脂から調製された平坦な非構造表面３１０上の液体Ｂ（ＦＣ−７０、高沸点の不水溶性ペルフルオロトリアルキルアミン）の液滴３００を示す。鎖線は、基質の上面の場所を表す。液滴は、表面上で広がっている間に、その液滴形状を保持し、有限接触角を有する。図３Ｂは、同一組成の例示的な粗面上の同一液体Ｂを示す。粗面の存在は、液滴の拡散および粗面のくぼみの中の充填を推進する。示されるように、ナノ構造は、表面上の液体Ｂの湿潤を大幅に増進し、局所構造上で均一に被覆された易滑性機能層を作成する。
【００８４】
ある実施形態では、粗面は、任意の好適な材料から製造することができる。例えば、粗面は、ポリマー（例えば、エポキシ、ポリカーボネート、ポリエステル、ナイロン、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）等）、金属（例えば、タングステン、アルミニウム）、サファイア、ガラス、異なる形態の炭素（ダイヤモンド、黒鉛、黒色炭素等）、セラミック（例えば、アルミナ、シリカ）、および同等物から製造することができる。例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、フッ素化エチレンプロピレン、および同等物等のフッ素重合体を利用することができる。加えて、粗面は、伝導性／非伝導性、および磁性／非磁性、弾性／非弾性、感光性／非感光性材料等の官能性性質である材料から作製することができる。広範囲の官能性材料が、ＳＬＩＰＳを作製することができる。
【００８５】
例示的な粗面
図４および５は、いくつかの例示的な粗面を示す。ある実施形態では、粗面は、任意の所望の形状上に形成されてもよい。例えば、粗面は、ある隆起構造または突出４１０を提供することによって、２次元平面４００上に形成されてもよい（図４参照）。別の実施例では、粗面は、多孔質材料を生じるように、２次元平面上に細孔５２０を形成することによって形成されてもよい（図５Ａ）参照）。別の実施例では、規則的またはランダムな細孔の３次元的に相互接続されたネットワークが利用されてもよい（図５Ｂおよび図５Ｃを参照）。
【００８６】
ある実施形態では、粗面は、複数の長さスケールで表面特徴を含有する、階層表面である。一例として、表面は、マイクロスケールでの寸法を有する第１の局所構造特徴、およびナノスケールでの第２の局所構造特徴を有することができる。第１の局所構造特徴は、第２のより小さい局所構造特徴を支持する。第２の局所構造特徴は、階層構造の最小特徴サイズを表すように意図されているため、「一次構造」と呼ばれる。一次構造は、ナノ繊維、ナノドット、および同等物等の構造を含むことができる。そのようなナノスケール「一次構造」は、５ｎｍ未満から２００ｎｍ等の、サイズが数ナノメートルから、数十または数百ナノメートルである、特徴サイズのうちの少なくとも一種類を有することができる。例えば、約５、１０、２５、５０、または１００ｎｍの直径さえも有する、ナノ繊維である。そのような場合、約１００ｎｍの直径の特徴サイズを有する「一次構造」が利用されるとき、１５０ｎｍ、３００ｎｍ、５００ｎｍ、または１０００ｎｍ、およびそれよりも大きいサイズ等の、１００ｎｍよりも大きい特徴サイズを有する「二次構造」を利用することができる。それぞれ低次構造よりも大きい特徴サイズを有する、「三次構造」および同等物等の追加の高次構造が考慮される。
【００８７】
具体的には、段差、ナノ繊維、ロッド、または球体、柱、キノコ、および同等物の異なる組み合わせを有する図６Ａ〜６Ｆに示される階層構造は、本明細書で説明される多孔質表面として使用するためによく適し得る、高度の３次元多孔性を提供してもよい。粗面として使用するために好適な階層表面の詳細な論議は、参照することによりそれらの全体で組み込まれる、２０１１年７月１９日出願の「Ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌｌｙ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ｓｕｒｆａｃｅｓ  ｔｏ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｗｅｔｔｉｎｇ  ｂｙ  ｌｉｑｕｉｄｓ」と題された国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ１１／４４５５３号で見出される。
【００８８】
粗面としての隆起構造
ある実施形態では、粗面は、表面突出（例えば、柱、頂点等）または任意のランダムなパターンあるいは粗度の周期的配列を有してもよい（例えば、図４参照）。いくつかの実施形態では、粗面を生じる特徴のサイズスケールは、規則的な柱／開放グリッド構造からランダムに配向されたとがった構造に及ぶ幾何学形状を伴って、１０ｎｍから１００μｍに及ぶ。いくつかの実施形態では、隆起構造の幅は、それらの高さに沿って一定である。いくつかの実施形態では、隆起構造の幅は、遠位端から基底面に接近するにつれて増加する。隆起構造は、円柱、錐体柱、円錐柱、または角柱を形成する、円、楕円、または多角形（三角形、四角形、五角形、六角形、八角形、および同等物等）を含むが、それらに限定されない、種々の断面の隆起柱であり得る。それらの表面は、例えば、ボッシュプロセスにおいて見出されるスカロッピングにあるように、規則的または不規則的な方法で平滑またはひだ状であり得る。上記で説明される例示的基質は、均一な形状およびサイズを有する隆起柱を図示するが、所与の基質上の隆起柱の形状、配向、および／またはサイズは変化し得る。
【００８９】
隆起構造は、基質上に隆起構造を製造するための任意の既知の方法によって生成することができる。非限定的実施例は、従来のフォトリソグラフィ、投影リソグラフィ、電子ビーム書き込みまたはリソグラフィ、集束イオンビームリソグラフィ、ナノワイヤ配列を堆積させること、基質の表面上でナノ構造を成長させること、ソフトリソグラフィ、複製成形、溶液堆積、溶液重合、電解重合、電気めっき、無電解堆積、蒸着、コンタクト印刷、エッチング、転写パターン形成、マイクロインプリンティング、自己集合、および同等物を含む。
【００９０】
例えば、柱配列を有するシリコン基質は、ボッシュ反応性イオンエッチング方法を使用して、フォトリソグラフィによって製造することができる（その内容がその全体で参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｐｌａｓｍａ  Ｅｔｃｈｉｎｇ：Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，  Ｍ．  Ｓｕｇａｗａｒａ，  ｅｔ  ａｌ．，  Ｏｘｆｏｒｄ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ，（１９９８），ＩＳＢＮ−１０：０１９８５６２８７Ｘで説明されるように）。さらに例示的な方法は、その内容がその全体で参照することにより本明細書に組み込まれる、ＰＣＴ／ＵＳ０９／４８８８０で説明される。
【００９１】
パターン化表面もまた、ソフトリソグラフィ方法によって複製（例えば、エポキシ複製）として得ることができる（例えば、その内容がその全体で参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｊ．  Ａｉｚｅｎｂｅｒｇ  ａｎｄ  Ｂ．  Ｐｏｋｒｏｙ，  ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４８８８０を参照）。パターン化表面を伴うポリマー膜を、当技術分野で公知の手段（例えば、ロールツーロールインプリンティングまたはエンボス加工）によって製造することができる。
【００９２】
ある実施形態では、粗面は、例えば、その内容がその全体で参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｂ．  Ｐｏｋｒｏｙ，  Ａ．Ｋ．  Ｅｐｓｔｅｉｎ，  Ｍ．  Ｃ．  Ｍ．  Ｐｅｒｓｓｏｎ−Ｇｕｌｄａ，  Ｊ．  Ａｉｚｅｎｂｅｒｇ，  Ａｄｖ．  Ｍａｔｅｒ．  ２１，４６３（２００９）で説明される、複製成形手順によって作製することができる。プレポリマーの混合物および硬化剤（例えば、１０：１比）をパターン上に注ぎ、その後に続いてオーブンの中で熱硬化することによって、事前生成されたパターンのネガティブ複製をポリジメチルシロキサンＰＤＭＳ（例えば、Ｄｏｗ−Ｓｙｌｇａｒｄ  １８４）から作製することができる。冷却後、ネガティブＰＤＭＳ金型を剥離し、ネガティブ金型の中に所望の材料（例えば、紫外線硬化性エポキシ樹脂）を注ぐことによって最終複製を製造するために使用することができる。材料を凝固させた後、元のパターンの複製
を残して、ネガティブ金型を剥離することができる。次いで、複製の表面を、（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）−トリクロロシラン、あるいは適切な反応性末端基、および直鎖もしくは分岐鎖炭化水素もしくはフッ化炭素またはそれらの組み合わせを有する他の試薬等の、低表面エネルギー被覆で化学的に官能化することができる。
【００９３】
粗面としての３次元多孔質材料
ある実施形態では、粗面は、恣意的な形状および厚さを伴う基質の多孔質表面層であってもよい。多孔質表面は、１００ｎｍ以上の厚さ等の液体Ｂを安定させるのに十分な厚さ、または固体材料から液体によって感じられる有効範囲の分子間力を有する、任意の好適な多孔質ネットワークであり得る。厚さ１００ｎｍ以下では、液体がその液体性質を失い始め得る。しかしながら、金属板およびパイプ等の基質は、かなり厚くあり得る。多孔質表面は、約１０ｎｍから約２ｍｍ等の液体Ｂを安定させるための任意の好適な細孔サイズを有することができる。そのような粗面はまた、不確定な厚さの固体支持材上に表面パターンを作成することによって生成することもできる。
【００９４】
ある実施形態では、多孔質材料の細孔サイズは、おおむね、ほぼ液体Ｂの毛細管長、またはそれより小さくあり得る。そのようなサイズは、多孔質材料の中で液体Ｂを安定させることを可能にしてもよい。毛細管長λｃは、
2018039266.tif 000003
として定義することができ、式中、γは、液体Ｂの表面張力であり、ρは、液体Ｂの密度であり、ｇは、重力である。
【００９５】
液体Ｂとしてフッ素化液体を利用する例示的な例を挙げると、フッ素化液体の表面張力は、約１８００ｋｇ／ｍ３またはそれ以上の典型的な密度で約１０〜２０ｍＮ／ｍの範囲内である。典型的な細孔サイズは、約７５０μｍ〜１ｍｍ等、約５０ｎｍから約１００μｍまたは最大で約１ｍｍに及ぶことができる。
【００９６】
ある実施形態では、粗面は、１μｍ未満または１００ｎｍ未満等のサイズがナノスケールである特徴サイズを有することができる。そのような特徴サイズは、ＳＬＩＰＳ上に登ることを支援するために約５〜１０μｍの範囲のサイズを有する鉤爪を利用する、昆虫を撥ねる際に特に有用であり得る。加えて、液体Ｂの存在はまた、分子間力（例えば、甲虫、ハエ、クモ、およびヤモリ等）を通して表面に付着するために微細／ナノ構造を利用する、昆虫または動物の付着を効果的に防止してもよい。
【００９７】
ある実施形態では、粗面は、撥ねられる物体Ａと同等であるか、またはそれよりも小さい細孔を有することができる。例えば、（例えば、約５〜１０μｍの範囲で）昆虫の鉤爪のサイズよりも小さい細孔サイズは、昆虫がＳＬＩＰＳ上に登ることを阻止することをさらに支援してもよい。
【００９８】
例示的な多孔質材料は、穴（例えば、高アスペクト比の穴、円筒、カラム等）、穴および１つ以上の材料の３次元的に相互接続されたネットワーク（例えば、３Ｄ秩序コロイドアセンブリ、ブロック共重合体等）、繊維性材料のランダムな配列（例えば、濾紙、繊維、エレクトロスピニングによる膜等）、および同等物を有する固体基質を含む。
【００９９】
多くの多孔質材料は、市販されており、またはいくつかの十分に確立された製造技法によって作製することができる。例えば、穴およびＰＴＦＥ小繊維のランダムに配向された３次元相互接続ネットワークを有する、ＰＴＦＥフィルタ材料が市販されている。図５Ａ
〜５Ｄは、好適な多孔質材料の３つの非限定的な例示的実施形態を図示する。
【０１００】
別の実施形態では、図５Ａに示されるように、多孔質アルミナは、アルミナ基質が一定の電位下で電気化学的に酸化させられる、陽極酸化のプロセスによって製造することができる。細孔サイズ、細孔間の間隔、および細孔のアスペクト比は、電気化学的酸化プロセスの動作パラメータを調整することによって調節することができる。そのようなプロセスは、基質の中へ多孔質貫通穴を生成し、多孔質穴のサイズは、１００００よりも大きいアスペクト比を伴って約５０ｎｍである（その内容がその全体で参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｌｅｅ  ｅｔ  ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ  Ｍａｔｅｒ．５，７４１−４７，２００６を参照）。
【０１０１】
いくつかの実施形態では、金属表面を粗面化するために、機械的または（電気）化学的方法を使用することができる。粗面化および非湿潤材料を、金属表面上に直接スプレー塗装することができる。水中で沸騰させることによる、アルミニウム表面上のベーマイト（γ−ＡｌＯ（ＯＨ））形成もまた、アルミニウム等の金属表面を粗面化するために使用することができる。疎水性ポリマーナノ繊維の回転ジェット紡糸、および適切なプライマーの層状堆積もまた、ＳＬＩＰＳで使用するための基質を粗面化するために使用することができる。
【０１０２】
さらに別の実施形態では、図５Ｂに示されるように、加水分解ケイ酸塩ゾル・ゲル前駆体溶液とともに犠牲高分子コロイド粒子の蒸発結合方法によって、シリカの長距離秩序多孔質構造を生成することができる。そのような方法は、約１００ｎｍから約１０００ｎｍの細孔サイズおよび約７５％の多孔率を伴って、約数センチメートル以上の亀裂のない多孔質表面を生成することが可能であり得る（例えば、その内容がその全体で参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｈａｔｔｏｎ，  ｅｔ  ａｌ．，  Ｐｒｏｃ．  Ｎａｔｌ．  Ａｃａｄ．  Ｓｃｉ．１０７，１０３５４−１０３５９，２０１０および２０１１年２月１１日出願の米国特許出願第１３／０５８，６１１号を参照）。
【０１０３】
別の例では、図５Ｃに示されるように、ポリマーベースの多孔質膜（ＰＴＦＥ等）を作製するために、方法のうちの１つは、ペーストを形成するようにＰＴＦＥ粉末を潤滑剤（例えば、ナフサ）と混合することを含むことができる。次いで、押出成形等の方法によって、ペーストを所望の形状に成形することができる。潤滑剤を取り除くように、成形されたＰＴＦＥ膜を次いで、その融点未満まで加熱することができる。その後、多孔質ＰＴＦＥ膜を形成することができる（その内容がその全体で参照することにより本明細書に組み込まれる、米国特許第５，４７６，５８９号を参照）。
【０１０４】
ある実施形態では、隆起構造の高分子複製は、乾燥溶媒、例えば、エタノールによって開始される蒸発誘発型組立プロセスを通して、自己集合させ、（例えば、「スパゲティ」構造の網目に類似する）多孔質構造のランダムなネットワークに折り畳むことができる（図５Ｄ参照）。結果として生じる組立構造は、ＳＬＩＰＳを形成するように液体Ｂを浸潤させることができる。
【０１０５】
多孔質粗面を得るための任意の他の好適な技法を利用することができる。ある実施形態では、多孔質粗面は、フィルタ材料等の市販の材料であってもよい。ある実施形態では、多孔質粗面は、所望のデバイスまたはデバイスの一部を形成するための既存のプロセスの一部として形成されてもよい。
【０１０６】
したがって、化学的に均質かつ物理的に平滑な上塗り層を形成するように、液体Ｂによる粗面の完全湿潤を支持するために、粗面が液体Ｂに対する高い化学親和性、高い表面粗度、または両方を有することが望ましい。既知の液体Ｂを考慮すると、粗面へのその化学
親和性は、接触角θによって測定することができる。接触角が低くなるほど、粗面への液体Ｂの化学親和性が強くなる。
【０１０７】
慣例により、θ＜９０°であるとき、液体は、固体表面に対する高い化学親和性を有すると言われ、そうでなければ、液体は、θ≧９０°であるとき、低い化学親和性を有すると言われる。液体の化学親和性に応じて、表面粗度は、完全湿潤膜を形成するために、適宜に設計される必要がある。平坦な固体上の液体の既知の接触角を考慮すると、完全湿潤膜を形成するための固体の粗度要件Ｒは、ウェンツェルの関係によって定義することができる（すなわち、Ｒ≧１／ｃｏｓθ）。粗／多孔質固体および対応する化学官能化の詳細な実施例は、米国特許出願第６１／４３４，２１７号および第６１／４６６，３５２号で説明されている。
【０１０８】
以下は、ＳＬＩＰＳの製造に適用可能な官能化粗／多孔質固体についての追加の非限定的実施例である。
【０１０９】
１．吹き付け
一実施例では、粗多孔質材料は、微小／ナノ粒子から成る乳剤が固体表面
（平坦／粗面化のいずれか）上に吹き付けられる、吹き付け方法によって生成することができる。これらの粒子は、溶媒の乾燥時に粗固体層の中へ集合する。１つの好適な吹き付け技法は、その内容がその全体で参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｐｏｅｔｅｓ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｐｈｙｓ  Ｒｅｖ．  Ｌｅｔｔ．  １０５，１６６１０４（２０１０）で説明される。次いで、そのような固体層は、液体Ｂ（追加の吹き付けによって適用することもできる）によって浸潤させることができる。
【０１１０】
２．電着
さらに別の実施形態では、多孔質材料は、ＳＴＥＰ方法等の電着方法によって、金属表面上の原位置で生成することができる（ＳＴＥＰ＝パターン化基質上の電着による構造変化、それらの内容がその全体で参照することにより本明細書に組み込まれる、２０１０年７月１９日出願の米国仮特許出願第６１／３６５，６１５号および２０１１年７月１９日出願のＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ１１／４４５５３号、ならびにＫｉｍ，  ｅｔ  ａｌ．，  Ｎａｎｏ  Ｌｅｔｔ．，  ＤＯＩ：  １０．１０２１／ｎｌ２００４２６ｇ，  （２０１１）を参照）。
【０１１１】
ある実施形態では、多孔質表面は、電着プロセスを使用することによって調製することができる。電着条件は、導電性ポリマーのナノ繊維を導電性表面上に形成することができるように、制御することができる。電着条件は、さらに、所望のナノ繊維直径および間隔を提供するように制御することができる。ある実施形態では、電着条件は、液体Ｂを安定させる追加の手段を提供することができる、任意の他の望ましい形態を提供するように制御することができる。
【０１１２】
伝導性有機ポリマーの形態は、モノマーの濃度、電解質および緩衝剤の種類、堆積温度および時間等の堆積条件、ならびに印加された電位等の電気化学的条件を変化させることによって、制御することができる。例えば、電気化学的溶液中のモノマーの濃度、印加された電位、および／または温度を上昇させることにより、概して、成長中により速い重合速度および多くの寄生性核形成部位につながり、カリフラワーに類似する形態をもたらす（図６Ａ参照）。対照的に、モノマーのより低い濃度、より低い印加された電位、およびより低い温度は、実質的に均一な直径を伴うナノ繊維成長につながり得る（図６Ｂ参照）。モノマーの濃度または印加された電位のさらなる減少は、低い表面被覆率を伴うポリマーナノ繊維の短いロッドにつながり得る（図６Ｃ参照）。別の実施例では、より酸性の溶液を得るように電解質および緩衝剤の種類を増加させることにより、カリフラワー形状の
形成（図６Ａ参照）またはポリマーの過剰成長（図６Ｄ参照）につながり得る。別の実施例では、印加された電圧を循環させることができ、しばしば色の変化（例えば、印加された電圧の増加とともに、濃い青から緑、次いで、薄い黄色）として発現される、堆積ポリマー層の異なる酸化状態につながる。さらに別の実施例では、印加された電圧は、下層のマイクロポスト構造の先端上のみでポリマーを形成し、キノコ様形態につながるように、一定の電圧でパルスにすることができる（図６Ｅ参照）。更に別の実施例では、繊維状表面は、階層構造を形成するように、隆起特徴の配列上に作製することができる（図６Ｆ参照）。したがって、伝導性有機ポリマーの形態は、数ナノメートルからマイクロメートルを上回るスケールまで細かく制御することができ、形態の設計および制御による種々の表面性質のカスタマイズを約束する、単純修飾によって、精密に制御された形態を伴う表面被覆を生成することができる。
【０１１３】
３．研磨剤ブラスティング
研磨剤ブラスティングのプロセスによって、多くの固体表面を粗面化することができる。このプロセス中に、高圧ガス／液体によって推進させられる研磨剤粒子流が、標的固体表面上に衝打しており、それにより、物理的衝撃を通して固体から表面材料を除去する。研磨剤ブラスティングのいくつかの実施例は、ビードブラスティング、サンドブラスティング、湿潤研磨剤ブラスティング、およびハイドロブラスティングである。次いで、研磨剤ブラスティングによって処理される固体表面は、特定の潤滑剤へのそれらの化学親和性を増進するように、吹き付け塗装（米国特許出願第６１／４６６，３５２号、ｐ．１２，［００７９］で説明される）等の他の方法で後処理することができる。Ｓｔｅｉｎｅｒおよび同僚（Ｐｏｅｔｅｓ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｐｈｙｓ  Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．  １０５，１６６１０４（２０１０））によって実証される具体的実施例として、アルミニウム基質が、ビードブラスティングのプロセスによって粗面化され、その後に、プライマー（ＤｕＰｏｎｔ  ４５９−８０４）およびＴｅｆｌｏｎ（登録商標）懸濁液（ＤｕＰｏｎｔ  ８５２−２００）の吹き付け塗装が続いた。このプロセスは、ペルフルオロ流体（例えば、３Ｍ（商標）Ｆｌｕｏｒｉｎｅｒｔ（商標）またはＤｕＰｏｎｔ（商標）Ｋｒｙｔｏｘ（登録商標）油）等の潤滑剤への強い化学親和性を示すであろう、フッ素化表面化学（すなわち、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標））を伴う高度粗面を作成する。
【０１１４】
４．ドライエッチング
ドライエッチング技法は、標的固体材料を除去するために、反応性プラズマ／ガス種を利用する。動作条件（例えば、圧力、ガス流、電力等）に応じて、指向性（異方性）および非指向性（等方性）エッチングの両方を達成することができる。例えば、材料の等方性エッチングは、通常、高真空環境が必要とされる異方性エッチングと比較して、低真空環境下で実行される。異なる反応性ガス種が、シリコン、ガラス、窒化ケイ素、アルミニウム、タングステン、およびポリマー等の種々の材料をエッチングするために利用可能である（例えば、Ｋ．Ｒ．  Ｗｉｌｌｉａｍｓ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｊ．  ＭＥＭＳ，１２，ｐｐ．７６１−７７８（２００３）を参照）。境界が明瞭な側壁外形（例えば、垂直／傾斜側壁）を伴う高アスペクト比の構造（すなわち、高さ／幅＞＞１）を、異方性エッチング方法によって生成することができる一方で、等方性エッチング技法は、切り下げまたは丸い側壁外形を伴う低アスペクト比の構造（すなわち、高さ／幅≦約１）を生成するために利用することができる。ボッシュプロセス等の異方性エッチング方法の実施例は、米国仮特許出願第６１／４６６，３５２号で説明されている。等方性エッチングの実施例については、Ｔｕｔｅｊａら（Ｔｕｔｅｊａ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ３１８，１６１８−１６２２（２００７））は、低真空環境下で、マスキング材料としてパターン化された二酸化ケイ素およびガスエッチャントとして二フッ化キセノン（ＸｅＦ２）を使用して、キノコ様テクスチャをシリコン上で製造できることを示した。適切なエッチャントおよびマスキング材料を使用して、類似構造をアルミニウムまたはポリマー上で生成することができる。
【０１１５】
５．金属発泡体／多孔質金属
金属発泡体は、多孔質金属基質である。これらの多孔質基質は、典型的には、注入ガス／ガス放出発泡剤との事前融解金属の混合物の固化プロセスによって、または異なる形状および形態（例えば、シート、円筒形、中空円筒等）を形成するように金属粉末を特殊工具の中へ圧縮することによって、形成することができる。金属発泡体は、閉鎖セルまたは開放セル構造（すなわち、金属の相互接続されたネットワーク）のいずれかで製造することができる。アルミニウム、チタン、ニッケル、亜鉛、銅、鋼鉄、鉄、または他の金属および合金等の異なる材料の金属発泡体が、Ｊ．  Ｂａｎｈａｒｔ，  Ｐｒｏｇ．  Ｍａｔｅｒ．  Ｓｃｉ  ４６，５５９−６３２（２００１）で広く論議されている、直接発泡および圧粉融解方法等の種々の方法によって生成されている。これらの発泡体は、自動車／航空宇宙業界、造船、鉄道業界、ならびに生物医学業界で広範囲の用途を見出している。
【０１１６】
６．ポリマー紡績
多孔質表面は、エレクトロスピニングまたは回転ジェット紡糸のプロセスを通して製造することができる。具体的には、エレクトロスピニングは、ポリマー溶液等の液体からマイクロ／ナノスケール繊維を引き出すために、電荷を使用する。これらの繊維は、制御された繊維密度を伴う高分子多孔質表面を形成するように、標的固体基質上に直接引き出すことができる。ナイロン、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸、ポリアニリン、ポリスチレン、ポリアミド、コラーゲン、ポリプロピレン、ポリエチレンナフタレン等の多くの高分子材料を、このプロセス中に使用することができる。回転ジェット紡糸では、高速回転ポリマー溶液ジェットが、整合させられた繊維を形成するように押し出される。繊維の形態、直径、およびウェブ多孔性は、Ｂａｄｒｏｓｓａｍａｙ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｎａｎｏ  Ｌｅｔｔ．２０１０，１０（６），ｐｐ  ２２５７−２２６１で広く論議されている、ノズル幾何学形状、回転速度、およびポリマー溶液性質を変化させることによって制御することができる。
【０１１７】
図４５は、粗多孔質基質を調製するために採用することができる種々の製造方法の以前の論議を要約する、概略図を提供する。図４５Ａを参照すると、粗多孔質表面は、微小／ナノ粒子から成る乳剤が平坦な固体表面上に吹き付けられる、吹き付け方法によって生成することができる。これらの粒子は、溶媒の乾燥時に粗固体層の中へ集合する。次いで、そのような固体層は、潤滑流体（追加の吹き付けによって適用することもできる）によって浸潤させることができる。粗多孔質材料を形成するように平坦な固体表面上に吹き付けることができる、微小／ナノ粒子の非限定的実施例は、二酸化チタン、二酸化ケイ素、ナノダイヤモンド、銀、金、白金、銅、金、パラジウム、亜鉛、およびチタン等の金属、ヒドロキシアパタイト（ＨＡｐ）ナノ粒子を含む。
【０１１８】
図４５Ｂに示されるような１つ以上の実施形態では、粗多孔質基質は、エッチャント方法を使用して生成される。基質は、エッチングによって粗面化される。エッチャントは、予備成形パイプによって運ばれ、粗面を形成するように基質上に堆積させられる。いったん表面が粗面化されると、液体（図示せず）または蒸気シランで官能化され、潤滑液で浸潤させられる。
【０１１９】
図４５Ｃに示されるような他の実施形態では、粗多孔質基質は、表面上でナノ構造化材料を成長させることによって作製される。液体（図示せず）または蒸気シランで官能化され、潤滑液が注入される粗面を作成するように、ナノ構造化材料が基質の表面上で成長させられる。これらのナノ構造の非限定的実施例は、ＰＰｙナノ繊維、カーボンナノチューブ、および同等物を含む。いったんナノ構造が定位置になると、表面を、シラン処理によって化学的に官能化し、潤滑液で浸潤させることができる。
【０１２０】
多孔質粗面のある利点
３次元多孔質粗面の使用は、いくつかの利点を提供してもよい。少なくとも以下の利点に留意することができる。
【０１２１】
１．恣意的な幾何学形状
第１に、物理的構造がバルク材料内にすでに組み込まれているため、表面のさらなる構造化が必要とされなくてもよい。そのような場合、多孔質材料は、任意の種類の幾何学形状を伴う材料の外面または内面に取り付ける／貼り付ける／接着することができる、自立した独立膜であり得る（図７Ａ参照）。
【０１２２】
ある実施形態では、粗面は、種々の平面的または非平面的表面上に形成するか、またそれに適用することができる（図７Ａおよび７Ｂ参照）。例えば、図７Ｂは、液体Ｂ用の貯留部７２０を伴う円筒中実コア７１０の外面に付着したＳＬＩＰＳ７００を示す。代替として、ＳＬＩＰＳはまた、管、パイプ、および他の不規則に成形された基質の内面に付着させることもできる。例えば、図７Ｃに示されるように、ＳＬＩＰＳ７００は、液体Ａ７３０の低抵抗流のために、円筒管７１０の内面に適用することができる。加えて、図７Ｄに示されるように、ＳＬＩＰＳは、液体Ａの低抵抗流のために、同一／異なる種類の潤滑剤（図７Ｄで液体ＢおよびＢ’として表される）管／針の内面および外面の両方の上に適用することができ、かつ管／針が暴露される外部環境に易滑性／非粘着性のままとなることができる。また、図７Ｅに示されるように、ＳＬＩＰＳは、液体Ａの低抵抗流のために、液体Ｂに浸した多孔質管の上に適用することができ、かつ管／針が暴露される外部環境に易滑性／非粘着性のままとなることができる。一定または可変のいずれかである、任意の恣意的な断面を有する管状構造も、上記の実施例で説明される同一状況で使用することができる。
【０１２３】
ある実施形態では、多孔質表面は、冷蔵庫のコイル、大型金属板、屋根板、羽目板、球体、球軸受、医療デバイス、屋外および道路標識、パイプ（例えば、金属または金属化水または油パイプ、プラスチックパイプ）の内側、針の内側および外側、ボトルまたはコンテナの内側および外側、窓、レンズ、（例えば、モバイルデバイス、指紋読取装置、コンピュータモニタ、または現金自動預払機上の）画面、管、中空金属構造、パターン化電極、メッシュ、ワイヤ、多孔質伝導性表面、繊維、衣服、靴、および同等物等の任意の好適な材料および幾何学形状上で製造することができる。
【０１２４】
２．高い圧力安定性
ある実施形態では、ＳＬＩＰＳは、本明細書で説明されるＳＬＩＰＳの有益な性質のうちのいずれも失うことなく、高い圧力安定性を提供してもよい。ある実施形態では、ＳＬＩＰＳは、本明細書で説明されるＳＬＩＰＳの有益な性質のうちのいずれも失うことなく、圧力の変化への高い耐性を提供してもよい。
【０１２５】
ある実施形態では、粗面に対する多孔質材料の使用は、極めて高い圧力安定性を提供してもよい。例えば、多孔質材料（例えば、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）膜）の使用は、その易滑性特性を維持しながら、最大で約６．８×１０７Ｐａの絶対圧力に耐えることができてもよい。理論によって拘束されることを所望するわけではないが、３Ｄ多孔質材料の向上した圧力耐性は、潤滑層の非圧縮性、ならびに多孔質構造の中への液体浸透の抵抗に起因し得る。
【０１２６】
図８は、印加された圧力（左軸）、および物体Ａ（試験液体はオクタン、デカン、トリデカン、およびヘキサデカン）がＳＬＩＰＳから滑落する摺動角度（右軸）を表面張力の関数として示す。示されるように、ＳＬＩＰＳは、（図８に示されるように）試験流体と接触しているときに、１×１０３または１×１０４を上回る圧力下で、または加圧環境下
で１×１０５、１×１０６、１×１０７、または６．８×１０７Ｐａにさえも達する圧力下で、その易滑性機能を保持する。
【０１２７】
ある実施形態では、これらの圧力安定性は、印加された圧力が液体Ｂの凝固圧力（例えば、ペルフルオロトリ−ｎ−ペンチルアミンについては約ＧＰａ）よりも低いときに達成することができる。例えば、液体Ｂは、印加中に予測印加圧力よりも高い凝固圧力を有する流体を選択することによって、高い圧力安定性の特性を有するように選択されてもよい。
【０１２８】
ある実施形態では、下層の粗面構造が、応力が鋭い特徴の周囲に集中させられる鋭い先端を与えないように、粗面を選択することができる。鋭い先端の存在は、物体Ａが高い圧力でＳＬＩＰＳに影響を与えるにつれて、同様に鋭い先端により液体Ｂが局所的に変位させられ、次いで、物体Ａが鋭い先端に遭遇し、分裂し、液体Ｂが自己修復する機会を有する前に下層の粗面を湿潤させるように、応力集中点を導入してもよい。
【０１２９】
ある実施形態では、粗面に対する多孔質材料の使用は、起こり得る圧力変化への極めて高い耐性を提供してもよい。例えば、図４に示される複数の隆起ナノ構造を使用しながら、粗面が毎秒約１０５Ｐａの最大圧力変化率を持続することができてもよいため、多孔質材料（例えば、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）膜、図５Ｃ）の使用は、液体Ｂを変位させることなく、最大で毎秒約６×１０６Ｐａの圧力変化に耐えることができてもよい。理論によって拘束されることを所望するわけではないが、圧力変化への向上した耐性は、複雑な広い表面積の３Ｄ多孔質ネットワークと液体Ｂとの間の増進された毛細管相互作用に起因し得る。
【０１３０】
ある実施形態では、液体Ｂおよび粗面は、急速な圧力変化を持続することができるように選択することができる。例えば、本開示の易滑性表面は、１×１０５、５×１０５、１×１０６、５×１０６を上回る、または毎秒６×１０６Ｐａさえも上回る圧力変化に耐えることができてもよい。
【０１３１】
３．液体Ｂの容易な補充
多孔質材料を使用することの別の有利な特徴は、細孔を通した液体Ｂの輸送をさらに増進することができる、バルク材料内の毛細管ネットワークの存在であってもよい。多孔質構造は、表面において補充流体を提供することができ、かつＳＬＩＰＳ表面からの液体Ｂの蒸発または他の材料損失に対処するために有用であり得る。例えば、蒸発、急な圧力放出、物理的損傷、または同等物により、液体Ｂの一部分が材料の表面で低減させられる場合において、液体Ｂは、これらのネットワーク内の毛細管作用によって補充することができる。補充液体Ｂは、ＳＬＩＰＳの上面を一新するように毛細管吸い上げによって、基質の多孔質体を通して引き出される。ある実施形態では、後続の毛細管再充満目的で液体Ｂを貯蔵するために、多孔質材料自体を流体貯留部として利用することができる。
【０１３２】
ある実施形態では、図９Ａに示されるように、本開示の易滑性表面の耐用年数をさらに延長するために、多孔質材料９０５は、固体基質９０１の上に位置する外部流体貯留部９０３に接続することができ、多孔質材料９０５内の毛細管ネットワークが、（例えば、吸い上げを介して）流体貯留部９０３から多孔質材料９０５へ液体Ｂを輸送するのに役立つことができる。
【０１３３】
図９Ｂは、粗面として多孔質材料９０５を有するＳＬＩＰＳが円筒管の内面に形成される、代替的な実施形態を示す。示されるように、円筒管９０１は、液体Ｂ用の流体貯留部としての機能を果たす第１の環状領域９０３を有し、それに続いて、液体Ａの流動のための中空領域９０７を包囲する、多孔質材料９０５を有するＳＬＩＰＳの内側環状領域があ
る。動作中に、環状領域９０３の中の液体Ｂは、ＳＬＩＰＳを形成するように（例えば、吸い上げを介して）多孔質材料９０５の中へ移動し、液体Ａは、９０５と９０７との間の界面で皆無かそれに近い抵抗を伴って、中空領域を通って流れることができる。
【０１３４】
図９Ｃは、ＳＬＩＰＳが恣意的に成形された流路の内面に形成される、さらに別の実施形態を示す。示されるように、底基質９０１は、ＳＬＩＰＳの多孔質材料９０５に連結される、液体Ｂの流体補充源としての機能を果たすチャネル９０３を有する。多孔質材料９０５は、その上に形成された実質的に平坦な多孔質材料９１１を有する上基質９０９と接合される、押下領域を有する底基質９０１を組み合わせることによって形成される。上および底基質部分の組み合わせは、液体Ａの流動のための中空領域９０７を形成する。
【０１３５】
図９Ｄは、図９Ｃの底基質９０１およびＳＬＩＰＳ９０５を形成することができる方法についてのいくつかの光学写真を示す。示されるように、細孔の３次元的にランダムなネットワークを有するＴＥＦＬＯＮ（登録商標）濾紙９３０を、恣意的な流路を画定する雄型９４０と雌型９５０との間に配置することができ、雄型９４０および雌型９５０は、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）濾紙９３０の上で流路パターンを複製するようにともに押圧される。テンプレートＴＥＦＬＯＮ（登録商標）濾紙９３０は、ここでは図９Ｃの底基質９０１としての機能を果たす雌型９５０の内側に配置することができ、ＳＬＩＰＳ９１１としての機能を果たす、別の実質的に平坦なＴＥＦＬＯＮ（登録商標）濾紙を有する実質的に平坦な基質９０９は、図９Ｃに示される流路９０７を形成するようにその上に適用することができる（図示せず）。雌型９５０はさらに、必要に応じて液体Ｂを補充する働きをするチャネル９０３（図示せず）を含有してもよい。
【０１３６】
図１０は、ＳＬＩＰＳのいくつかの他の非限定的実施形態、およびこれらの実施形態のうちのそれぞれで液体ＢをＳＬＩＰＳに補充することができる方法を示す。左の欄は、ＳＬＩＰＳが媒質Ｘおよび液体Ａ（液滴として示される）の両方に暴露される、システムに対応する。右の欄は、ＳＬＩＰＳが実質的に液体Ａのみ（２つのＳＬＩＰＳの間の栓として示される）に暴露される、システムに対応する。いずれか一方のシステムでは、液体Ｂを必要に応じてＳＬＩＰＳに補充することができる。上の列は、有限量の液体Ｂがあるシナリオを示す。中央の列は、大量の液体Ｂ源（例えば、ＳＬＩＰＳを補充するために必要とされる液体Ｂの量の観点から、実用的に無限の供給源）があるシナリオを示す。下の列は、手動または自動的のいずれかで、必要に応じて液体Ｂを吹き付けることによって、液体Ｂを補充することができるシナリオを示す。示されるように、多くの異なる構成およびそれらの派生物が可能である。
【０１３７】
本明細書で説明される実施形態は、多孔質材料を参照するが、本明細書で説明される任意の他の好適な粗面を利用できることに留意されたい。
【０１３８】
他の実施形態
ある実施形態では、固体表面は、実質的に平坦であってもよい。この状況は、平面の臨界表面エネルギーが機能的液体Ｂの表面張力よりも高いときに適用可能であり得る。例えば、実質的に平坦な表面は、表面力により、液体Ｂの薄い層に付着することができてもよい。
【０１３９】
物体Ａ
その毛細管長に対する物体Ａの物理的サイズ
ある実施形態では、物体Ａのサイズが、液体形態または固化形態のいずれかで、特徴的なサイズよりも大きいと考慮して、物体Ａは、表面が水平に対する角度で傾転されたときに、重力によってＳＬＩＰＳから滑落し得る。具体的には、物体Ａへの重力の影響は、そのサイズが液体Ａの毛細管長よりもはるかに長いときに、より優勢であり得る。具体的に
は、毛細管長は、γ、ρ、およびｇが、それぞれ、液体の表面張力および密度、および重力である、（γ／ρｇ）１／２として定量的に表すことができる、物体への表面力に対する体積力の優勢性を定量化する、特徴的長さスケールである。例えば、固体Ａまたは液体Ａのサイズは、液体Ａの毛細管の長さより少なくとも３倍大きくてもよい。
【０１４０】
前述のように、広範囲の材料を、本開示の易滑性表面によって撥ねることができる。例えば、物体Ａは、炭化水素およびそれらの混合物（例えば、ペンタンからヘキサデカンおよび鉱油まで、パラフィン基超軽質原油、パラフィン基軽質原油、パラフィン基軽・中質原油、パラフィン・ナフテン系中質原油、ナフテン系中・重質原油、芳香族中間体中・重質原油、芳香族ナフテン系重質原油、芳香族アスファルト原油等）、ケトン（例えば、アセトン等）、アルコール（例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ジプロピレングリコール、エチレングリコール、およびグリセロール等）、水（広範囲の塩分を伴う、例えば、０から６．１Ｍの塩化ナトリウム、０から４．６Ｍの塩化カリウム等）、酸（例えば、濃縮フッ化水素酸、塩酸、硝酸等）および塩基（例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等）、ワイン、醤油および同等物、ケチャップおよび同等物、オリーブ油および同等物、油脂、石鹸水、界面活性剤溶液、および霜または／および氷等の、極性および非極性液体Ａならびにそれらの固化形態を含むことができる。物体Ａは、昆虫、血液、小動物、原生生物、細菌（または細菌生物膜）、ウイルス、真菌、体液および組織、タンパク質、および同等物等の生体を含むことができる。物体Ａは、液体（例えば、雨、水、露等）中に懸濁させられた固体粒子（例えば、塵埃、スモッグ、泥等）を含むことができる。物体Ａは、塵埃、コロイド懸濁液、スプレー塗料、指紋、食品、一般的な家庭用品、および同等物等の非生体を含むことができる。物体Ａは、接着剤および接着膜を含むことができる。本リストは、例示的となることを目的としており、本開示の易滑性表面は、多数の他の種類の材料を有効に撥ねるように構想される。
【０１４１】
ある実施形態では、１つよりも多くの異なる物体Ａを撥ねることができる。ある実施形態では、２つ以上の物体Ａの組み合わせはともに、１つだけの物体Ａと比較して、より容易に撥ねられ得る。
【０１４２】
液体Ｂ
液体Ｂ（代替として、本明細書を通して「潤滑剤」と呼ばれる）は、いくつかの異なる材料から選択することができ、固体表面および物体Ａに対して化学的に不活性である。液体Ｂは、粗面の陥凹に容易に流入し、概して、粗面上に提供されたときに超平滑表面を形成する能力を保有する。ある実施形態では、液体Ｂは、粗面上に提供されたときに、実質的に分子的平坦な表面を形成する能力を保有する。液体は、純粋な液体、液体の混合物（溶液）、または複合流体（すなわち、液体＋固体構成要素）のいずれかであり得る。例えば、図１１は、ＳＬＩＰＳ表面の形態を再現する複製プロセスを示す。最初に、多孔質固体が液体Ｂ（例えば、ペルフルオロ流体）で浸潤させられた。次いで、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）が、ＳＬＩＰＳ表面のネガティヴ複製を得るように液体Ｂ層上で硬化させられた。次いで、エポキシ樹脂（例えば、ＵＶＯ１１４）が、ＰＤＭＳネガティヴ複製を使用してポジティブ複製を得るために使用された。次いで、計量分析が原子間力顕微鏡を用いて実行された。示されるように、ポジティブ複製表面の平均粗度は１ｎｍ未満であり、粗度は、平坦なＰＤＭＳおよびＵＶＯ１１４エポキシ樹脂の物理的粗度限界に達するため、液体Ｂの実際の粗度の上限を表す（Ｘｕ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｊ．  Ａｍ．  Ｃｈｅｍ．  Ｓｏｃ．  １２７，８５４−８５５，２００５、Ｍａｔｓｕｎａｇａ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｊ．  Ａｍ．  Ｃｈｅｍ．  Ｓｏｃ．１３３，５５４５−５５５３，２０１１を参照）。それにもかかわらず、粗度分析から、液体Ｂが多孔質固体の表面局所構造に上塗りし、ほぼ分子的に平滑な表面を形成することが明白である。
【０１４３】
ある他の実施形態では、液体Ｂは、粗面上に提供されたときに、実質的に分子的または原子的平坦な表面さえも形成する能力を保有する。
【０１４４】
材料
液体Ｂは、いくつかの異なる液体から選択することができる。例えば、ペルフルオロ炭化水素または有機シリコーン化合物（例えば、シリコーンエラストマー）および同等物を利用することができる。具体的には、第３級ペルフルオロアルキルアミン（ペルフルオロトリ−ｎ−ペンチルアミン、３ＭによるＦＣ−７０、ペルフルオロトリ−ｎ−ブチルアミン、ＦＣ−４０等）、ペルフルオロアルキルスルフィドおよびペルフルオロアルキルスルホキシド、ペルフルオロアルキルエーテル、ペルフルオロシクロエーテル（ＦＣ−７７のような）およびペルフルオロポリエーテル（ＤｕＰｏｎｔによるＫＲＹＴＯＸ群の潤滑剤等）、ペルフルオロアルキルホスフィンおよびペルフルオロアルキルホスフィンオキシドを含み、ならびにそれらの混合物を、これらの用途に使用することができ、ならびにペルフルオロカーボンおよび記述される種類のありとあらゆる構成要素とのそれらの混合物を使用することができる。加えて、長鎖ペルフルオロカルボン酸（例えば、ペルフルオロオクタデカン酸および他の相同体）、フッ素化ホスホン酸およびスルホン酸、フッ素化シラン、およびそれらの組み合わせを液体Ｂとして使用することができる。これらの化合物の中のペルフルオロアルキル基は、線形または分岐であり得、いくつかまたは全ての線形および分岐基を、部分的にのみフッ素化することができる。
【０１４５】
密度
ある実施形態では、液体Ｂは、高い密度を有する。例えば、液体Ｂは、１．０ｇ／ｃｍ３、１．６ｇ／ｃｍ３、または１．９ｇ／ｃｍ３を上回る密度を有する。ある実施形態では、液体Ｂの密度は、撥液性を増進するように、物体Ａの密度よりも大きい。高密度流体は、液体Ｂの表面より下側に「沈める」、およびその中に混入される衝突流体の傾向を低減させる。その毛細管長よりも小さい物体Ａについては（物体Ａが液体形態であると仮定する）、液体Ｂが物体Ａの密度よりも低い密度を有し、液体Ｂによって形成されるＳＬＩＰＳが官能性のままとなることができる可能性がある。
【０１４６】
凝固温度
ある実施形態では、液体Ｂは、−５℃、−２５℃未満、または−８０℃未満等の低い凍結温度を有する。低い凍結温度を有することにより、液体Ｂが低減させられた温度でその易滑性挙動を維持すること、および防氷表面等の用途のために、氷および同等物等の種々の液体または固化流体を撥ねることを可能にする。
【０１４７】
蒸発速度
ある実施形態では、液体Ｂは、１ｎｍ／秒未満、０．１ｎｍ／秒未満、または０．０１ｎｍ／秒未満等の低い蒸発速度を有する。約１０μｍとなる液体Ｂの典型的な厚さおよび約０．０１ｎｍ／秒の蒸発速度を得て、表面は、いずれの再充満機構も伴わずに長期間にわたって高度に撥液性のままとなることができる。
【０１４８】
ある実施形態では、表面の耐用年数は、図９Ａ〜９Ｄおよび図１０を参照して上記で説明されるような自己再充満機構を使用することによって、さらに延長することができる。
【０１４９】
液体Ｂの粘度
実験的に、液体Ａは、液体Ｂの動粘性が１ｃｍ２／秒未満であるときに、液体Ｂの表面上で高度に移動性になり得ることが観察される。液体粘度が温度の関数である（すなわち、液体粘度が温度の上昇とともに低減する）ため、特定の温度範囲にて前述の粘度（すなわち、＜１ｃｍ２／秒）で動作する適切な潤滑剤を選択することが望ましい。具体的には、−８０℃から２６０℃未満に及ぶ温度で、ペルフルオロ油（例えば、３Ｍ（商標）Ｆｌ
ｕｏｒｉｎｅｒｔ（商標）およびＤｕＰｏｎｔ（商標）Ｋｒｙｔｏｘ（登録商標）油）等の種々の異なる市販の液体Ｂを特定の温度で見出すことができる。例えば、ＤｕＰｏｎｔ
Ｋｒｙｔｏｘ油の液体粘度の温度依存性が、具体的実施例として表Ａに示される（注：データはＤｕＰｏｎｔ  Ｋｒｙｔｏｘ油の製造業者によって提供されている）。
【表Ａ】
2018039266.tif 000004
【０１５０】
液体Ａ（撥ねられる液体）およびＢ（注入する）の両方の粘度が、ＳＬＩＰＳの性能に影響を及ぼす。ＳＬＩＰＳの撥液性が液体Ｂの存在によって付与されるため、液体Ｂの粘度が、液体Ａの粘度等のＳＬＩＰＳの撥液性の物理的特性に影響を及ぼし得る。液体Ｂの粘性が高くなるほど、所与の液体Ａは移動性が低くなる。
【０１５１】
一定の粘度の液体Ａについては、ＳＬＩＰＳ上のその速度は、液体Ｂの粘度の増加とともに減少する。例えば、図３６を参照すると、１ｃＰという絶対粘度の５０μＬの液体Ａについては、１３ｃＰ、１４０ｃＰ、および９９０ｃＰという粘度の液体Ｂを伴うＳＬＩＰＳ上のその速度は、それぞれ、約１７ｃｍ／秒、約５．８ｃｍ／秒、および約０．９８ｃｍ／秒である。したがって、ＳＬＩＰＳ上の液体Ａの速度を増進するために、より低い粘度を有する液体Ｂを使用することが望ましい。この一般的傾向は、１ｃＰから１０００ｃＰに及ぶ粘度の液体Ａに一貫している。
【０１５２】
高温疎水油性
例えば、燃料輸送および地域暖房システムのために、高温流体を撥ねることが可能である表面被覆が重要である。流体の表面張力が温度の上昇とともに低減するため、高温での流体を撥ねる表面被覆の開発は、非常に困難である。したがって、種々の温度でＳＬＩＰＳの撥液性能を特性化できることが重要である。
【０１５３】
ＳＬＩＰＳが、液体Ｂおよび多孔質または粗固体といった２つの構成要素から成るため、ＳＬＩＰＳの温度安定性は、液体Ｂおよび基質の選択に高度に依存している。市販の液体Ｂは、様々な液体粘度を有し、したがって、ＳＬＩＰＳが種々の温度の材料を撥ねることを可能にする（表Ａ参照）。ＳＬＩＰＳの温度安定性を評価するために、熱重量分析を使用することができる。図２１に示されるように、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）／ＫｒｙｔｏｘベースのＳＬＩＰＳは、使用される液体Ｂに応じて、２００℃の範囲にわたって安定したままであった。加えて、ＳＬＩＰＳは、２００℃を超える温度の広範囲の原油を撥ねることが可能である（図３７参照）。
【０１５４】
膜厚
液体Ｂは、任意の所望の厚さに堆積させることができる。ほぼ多孔質基質の表面粗度頂点からくぼみまでの距離である液体Ｂの厚さは、基質と液体Ｂとの間の良好な液体・固体相互作用を提供する。固体基質が水平面に垂直な位置で傾転されたとき、特徴的長さスケールを下回る厚さを伴う液体層が、粗面への良好な付着を維持することができる一方で、特徴的な長さを上回る液体層は流れることができ、流線（表面欠陥）を作成し、流体表面の平坦性を乱す。例えば、（粗面のくぼみから測定されるような）流体層の非限定的厚さは、頂点からくぼみまでの高さが約５μｍであるときに、約５〜２０μｍである。
【０１５５】
液体Ｂの適用
ある実施形態では、粗面上に液体の滴をピペットで採取することによって、または液体Ｂを担持する貯留部の中へ粗面を浸すことによって、液体Ｂを適用することができる。いくつかの実施形態では、液体Ｂは、（例えば、管およびパイプの中で）粗面上に流すことができる。いくつかの実施形態では、液体Ｂは、粗面上に吹き付けるか、または別様に広げることができる。液体Ｂおよび粗面は両方とも、ナノ／微粒子から成る乳剤が、実質的に粗面化された固体層を形成するように、最初に平坦な固体表面上に吹き付けられ、次いで、さらなる浸潤のために、液体Ｂを、この新たに形成された層の上に吹き付けることができる、二重吹き付けプロセスによって生成することができる。加えて、液体Ｂは、毛細管作用によって粗面の細孔の中へ浸潤し、粗面の上に超平滑膜を形成してもよい。ある実施形態では、十分な量の液体Ｂが提供されたとき、液体Ｂは、粗面構造全体を湿潤させ、下層の粗面上に超平滑膜を形成してもよい。
【０１５６】
液体Ｂおよび粗面の組み合わせ
上記で説明される粗面および液体Ｂの任意の好適な組み合わせを採用することができる。液体Ｂおよび粗面の組み合わせの選択中のいくつかの特定の特性は、ある用途で望ましくあり得る追加の特徴を提供することができる。
【０１５７】
ＳＬＩＰＳの耐久性
ＳＬＩＰＳの耐久性は、粗面内の液体Ｂの耐用年数に依存し得る。液体Ｂの耐用年数は、流体の化学組成に依存する液体の蒸気圧の関数であり得る（表Ｂ参照）。流体粘度も、役割を果たすことができる。一般に、液体Ｂの粘度が高くなるほど、その耐用年数が長くなる。
【表Ｂ】
2018039266.tif 000005
【０１５８】
加えて、上述のように、多孔質膜を使用することの利点のうちの１つは、膜の下または
隣に液体貯留部を配置することによって、毛細管吸い上げを通して液体Ｂを継続的に補充できることである。図１０に関して論議されるように、特定の用途に応じて、種々の貯留部設計を実装することができる。用途が定義された時間枠内の動作を必要とする場合には、潤滑剤の測定された蒸発速度に基づいて、固定量の潤滑剤を貯留部内に組み込むことができる。
【０１５９】
典型的な耐用年数を推定するために、ペルフルオロ液体（すなわち、ＦＣ−７０およびＫｒｙｔｏｘ（登録商標）油、図１２参照）の蒸発速度が測定された。蒸発データは、実際の動作条件を反映するように、液体Ｂが多孔質固体内に組み込まれた時の周囲条件（すなわち、５３±５％相対湿度を伴って２２±１℃）下で測定された。固定流のペルフルオロ流体を伴う貯留部は、測定中にＳＬＩＰＳに接続される（図１２参照）。具体的には、ＦＣ−７０、Ｋｒｙｔｏｘ（登録商標）１００、およびＫｒｙｔｏｘ（登録商標）１０３の測定された蒸発速度は、それぞれ、９．１３％／日、０．５９％／日、および＜０．０５％／日であり（図１２Ｂ参照）、液体の化学組成および粘度が適切に選択された場合、潤滑剤の蒸発速度を最小限化できることを示す。これらの測定に基づいて、厚さ約５５０μｍのＫｒｙｔｏｘ（登録商標）１０３が、約数年のＳＬＩＰＳの連続動作のために必要とされてもよい（図１２Ｃに示される、ＦＣ−７０を用いた測定によって示されるように、湿潤性能が３０％質量損失後に劣化し始めると仮定する）。加えて、ＳＬＩＰＳ（多孔質Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）およびＫｒｙｔｏｘ  １００を伴う）が、水等の非混合性流体環境下に３ヶ月以上沈められた後に高度に機能的なままであることが実験的に観察されている。
【０１６０】
自己修復特性
ある実施形態では、液体Ｂおよび粗面は、高速自己修復性質を有するように選択することができる。本明細書で使用されるように、「自己修復」は、物理的衝撃（例えば、損傷）後の超平滑表面（および実質的に分子的平坦な表面さえも）の再形成を指す。例えば、表面は、１００ｓ、１０ｓ、１ｓ、または１００ｍｓよりも速い時間スケールで自己修復することができてもよい。液体撥水面の自己修復挙動は、液体Ｂと粗面との間の相互作用、膜の厚さ、ならびに液体Ｂの粘度の関数であり得る。液体Ｂの典型的な動粘性は、０．１０ｃｍ２／秒から１０ｃｍ２／秒の範囲内である。図１３Ａおよび１３Ｂ（以下の実施例１でさらに詳細に説明される）を参照すると、粒子衝突または擦過が、例えば、狭い領域中の表面の局所構造特徴を破壊または除去することによって、表面を損傷し得る。典型的には、衝突はまた、液体Ｂを変位させることもでき、擦過またはくぼみをもたらし、基質表面を露出させる。しかしながら、液体Ｂの吸い上げ能力および良好な湿潤性質により、液体層は、くぼみまたは擦過を再充填するように、かつ平滑流体表面を再生するように逆流することができる。余分な流体を伴う貯留部が、所望の厚さを維持するように流体層厚さを「仕上げる」ために利用可能であり得る。
【０１６１】
図１３Ｃおよび１３Ｄは、物理的損傷後の典型的な疎水性平面（図１３Ｄ）と比較したＳＬＩＰＳ（図１３Ｃ）の低速度撮影画像を示す。画像中、点線は、刃物でそれぞれの表面を擦過することによって物理的損傷が作られた場所を描写する。図１３Ｄに示されるように、損傷後、油は、１７秒後でさえも１０°より大きい傾斜角で典型的な疎水性平面の損傷部位に固定されたままである。対照的に、図１３Ｃに示されるように、ＳＬＩＰＳは、２秒未満（すなわち、油が５°の傾斜角で損傷部位を通り過ぎて横断するのにかかった時間）で自己修復し、油は、物理的損傷が決して作られなかったかのようにＳＬＩＰＳの損傷部位を通り過ぎて転がり続ける。
【０１６２】
屈折率合致
ある実施形態では、粗面および液体Ｂは、所望の波長での増進された透過性を推進するよう選択することができる。例えば、粗面および液体Ｂの組み合わせが、可視、赤外線、
または紫外線波長等の波長で透過性材料を形成するように、粗面および液体Ｂは、類似屈折率を有するように選択することができる。
【０１６３】
本明細書で使用されるように、「類似屈折率」は、少なくとも約０．３だけ相互から異なり得る、屈折率を有することを意味する。ある実施形態では、それらの実質的に類似する屈折率により、ＳＬＩＰＳは、７０％、８０％、９０％、または９５％以上透過性等、所望の範囲の波長（例えば、紫外線、可視光、赤外線、および類似波長）で実質的に透過性であり得る。
【０１６４】
例えば、図１４Ａは、図１４Ｂに示される粗面単独と比較して、実質的に透過性のＳＬＩＰＳを示す。図１４Ｂでは、固体／空気界面（例えば、典型的には異なる屈折率を有する）における高アスペクト比の表面が、有意な光散乱をもたらし、それにより、光透過率を低減させる。対照的に、図１４Ａに示されるように、それらの屈折率を合致させることによって、光散乱を低減させることができ、光透過率を向上させることができる。例えば、類似屈折率を有し、かつ透明な透過性質を有する材料を利用することによって、実質的に透過性の特性を有する表面を形成することができる。加えて、表面の光透過性は、前述の自己修復性質により、物理的擦過後でさえも最小限の影響を受ける（すなわち、傷つきにくい）。
【０１６５】
図１４Ｃは、液体Ｂを伴わないエポキシ樹脂基質と比較して、可視光波長全体（４００〜８００ｎｍ）にわたってより高い透過率を示す、エポキシ樹脂ベースのＳＬＩＰＳの光透過測定を示す。
【０１６６】
図１５Ａ〜１５Ｃは、温度制御されたプレートの上に配置された金属ブロック「Ｈ」（左）、乾燥多孔質膜が「Ｈ」上に配置された（中央）、および液体Ｂ等のペルフルオロ液体で湿潤させられた多孔質膜（右）が「Ｈ」上に配置された（右）、５０℃（図１５Ｂ）および−２０℃（図１５Ｃ）での近赤外線範囲波長概略図および画像（すなわち、波長＞８００ｎｍ）を示す。示されるように、その中に浸潤した液体Ｂがない多孔質膜が近赤外線波長を散乱させる一方で、多孔質膜およびその中に浸潤した液体Ｂを有するＳＬＩＰＳは、近赤外線波長に対して透過性である。
【０１６７】
図１５Ｄは、液体Ｂを伴わないＴｅｆｌｏｎ（登録商標）基質と比較して、近赤外線波長全体（８００〜２３００ｎｍ）にわたってより高い透過率を示す、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）ベースのＳＬＩＰＳの光透過測定を示す。
【０１６８】
表面エネルギーの考察
ある実施形態では、粗面は、粗面の臨界表面エネルギーが液体Ｂの表面エネルギーよりも高いように官能化されてもよく、これらの条件下で、液体Ｂの完全な湿潤が粗面の全体を通して自発的に起こることができる。
【０１６９】
ある実施形態では、液体Ｂは、粗面の表面エネルギーよりも少ない表面エネルギーを有する。一般に、液体Ｂの表面エネルギーが下層の粗面の表面エネルギーよりも低いとき、それは固体をよく湿潤させる傾向がある。より正確には、液体の拡散は、拡散パラメータ（Ｓ）に依存し、Ｓ＝［Ｅｓｕｂｓｔｒａｔｅ］ｄｒｙ−［Ｅｓｕｂｓｔｒａｔｅ］ｗｅｔ＝γＳＯ−（γＳＬ＋γ）である（γＳＯ、γＳＬ、γ：それぞれ、固体／空気、固体／液体、および液体／空気界面での表面エネルギー）。液滴がＳ＜０である場合に表面を部分的に湿潤させるときに、液体は、Ｓ＞０である場合に表面を完全に湿潤させる（例えば、その内容がその全体で参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｐ．−Ｇ．  ｄｅ  Ｇｅｎｎｅｓ，  Ｆ．  Ｂｒｏｃｈａｒｄ−Ｗｙａｒｔ，  Ｄ．  Ｑｕｅｒｅ，  Ｃａｐｉｌｌａｒｉｔｙ  ａｎｄ  Ｗｅｔｔｉｎｇ  Ｐｈｅｎｏｍｅｎａ：ｄｒｏｐｓ，  
ｂｕｂｂｌｅｓ，  ｐｅａｒｌｓ，  ｗａｖｅｓ，  Ｓｐｒｉｎｇｅｒ（Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，ＮＹ），２００４を参照）。したがって、ある実施形態では、液体Ｂの表面エネルギーは、拡散パラメータＳが正であるようなものである。
【０１７０】
ある実施形態では、平面の臨界表面エネルギー（すなわち、γｃ−Ｓ）は、液体Ｂの表面張力（すなわち、γＬＶ−Ｂ）と同等、またはそれより低くてもよい。例えば、粗面の臨界表面エネルギーは、液体Ｂの表面張力よりも少なくとも１．２５倍低くてもよい。ある実施形態では、平面の臨界表面エネルギーが液体Ｂの表面エネルギーよりも低いとき、粗面の細孔内の液体Ｂの湿潤を推進するように、平面に高度の粗度が提供されてもよい。
【０１７１】
ある実施形態では、液体Ｂおよび／または粗面は、所望の表面エネルギーおよび／または臨界表面エネルギーを得るように修飾することができる。例えば、液体Ｂとしてのペルフルオロ液体、および−ＣＦ３の末端官能基または他の類似フッ化炭素基で化学的に官能化されるポリマー（例えば、エポキシ樹脂、シリコーン、およびＴｅｆｌｏｎ（登録商標））でできているナノ構造化表面を、粗面として利用することができる。
【０１７２】
サファイア、ダイヤモンド、シリコン、ガラス、および金属（例えば、アルミニウム）を含む、他の材料も、好適な化学的官能化方式とともに使用することができる。表面被覆は、プラズマ支援化学蒸着、化学的官能化、溶液堆積、層堆積、蒸着、機械、および電気化学方法を含む、当技術分野で周知の方法によって達成することができる。例えば、ヒドロキシル基（すなわち、−ＯＨ）を含有する表面は、種々の市販のフルオロシラン（例えば、トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル−トリクロロシラン、ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラ−ヒドロデシルトリクロロシラン等）で官能化することができる。ある実施形態では、プラズマ処理等の技法を使用して、−ＯＨ官能基を含有するように、シリコン、ガラス、およびアルミナ等の天然酸化物を有する多くの材料を活性化することができる。活性化後、低表面エネルギーを伴う表面を生成することができるように、シランまたは他の表面修飾物質を付着させるために、蒸着または溶液堆積技法のいずれかを使用することができる。蒸着については、表面をシラン蒸気に暴露させることによって、堆積を実行することができる。溶液堆積については、シラン溶液または他の表面修飾物質の中へ表面を浸漬することによって、堆積を実行することができ、堆積後に適切な洗浄および乾燥が続く。他の表面修飾物質の実施例は、長鎖ペルフルオロカルボン酸（例えば、ペルフルオロオクタデカン酸および他の相同体）、フッ素化ホスホン酸およびスルホン酸、フッ素化シラン、ＤｕＰｏｎｔ  Ｋｒｙｔｏｘ系の界面活性剤（Ｋｒｙｔｏｘ  １５７  ＦＳＬ、ＦＳＭ、ＦＳＨのような）等の末端官能化フッ素化ポリマー、およびそれらの組み合わせを含むが、それらに限定されない。表面修飾物質分子の鎖は、線形または分岐であり得、それらを部分的にのみフッ素化することができる。溶液処理は、修飾分子の反応性および他の性質、ならびに修飾される表面に応じて、所望の温度で行うことができる。異なる可溶化性質、揮発性、および沸点の種々の溶媒を、表面修飾に使用することができる。単純な浸漬に加えて、溶液処理は、表面を修飾物質の溶液の還流に暴露させることによって、またはそれを表面上に継続的に吹き付けることによって、または表面が修飾される必要があるパイプを通して溶液を送出する／再循環させることによって、または表面および修飾物質溶液を接触させる任意のほかの適切な方法によって行うことができる。層状堆積については、プライマーの層状堆積の後に、乾燥および硬化させられる、犠牲ビーズおよび液体Ｂの混合物の適用が続く。ビーズは、連続的な多孔質Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）様表面を生成するように除去される。
【０１７３】
ヒドロキシル基が表面上にない、いくつかの他の実施形態では、表面は、最初に金または白金等の金属の薄膜でそれを被覆することによって官能化することができ、薄い金属膜は、低表面エネルギーの種々の市販のチオール（例えば、ヘプタンチオール、ペルフルオロデカンチオール等）で官能化することができる。同様に、例えば、アルカンチオール溶
液を使用した、シラン堆積について説明されるものに類似する蒸着または溶液堆積技法を実行することができる。
【０１７４】
概して、粗面化された固体と液体Ｂとの間の化学的性質を同様にさせることが重要であり得る。例えば、フッ化炭素官能基を伴う非極性液体Ｂが、フッ化炭素基（例えば、−ＣＦ３、−ＣＦ２）で官能化される粗固体表面とよく付着してもよい。別の実施例では、極性液体Ｂは、ヒドロキシル基（すなわち、−ＯＨ）で官能化される粗固体表面とよく付着してもよい。
【０１７５】
液体Ｂと粗面との間の反応性
粗面材料は、液体Ｂに対して化学的に不活性であり、かつ液体Ｂに対して良好な湿潤性質を有するように選択することができる。ある実施形態では、液体Ｂ（および同様に物体Ａ）は、粗面と反応しなくてもよい。例えば、粗面および液体Ｂ（または物体Ａ）は、粗面が液体Ｂ（または物体Ａ）との接触時に溶解しないように選択することができる。特に、ペルフルオロ液体（液体Ｂ）が、炭化水素およびそれらの混合物（例えば、ペンタンからヘキサデカンおよび鉱油まで、パラフィン基超軽質原油、パラフィン基軽質原油、パラフィン基軽・中質原油、パラフィン・ナフテン系中質原油、ナフテン系中・重質原油、芳香族中間体中・重質原油、芳香族ナフテン系重質原油、芳香族アスファルト原油等）、ケトン（例えば、アセトン等）、アルコール（例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ジプロピレングリコール、エチレングリコール、およびグリセロール等）、水（広範囲の塩分を伴う、例えば、０から６．１Ｍの塩化ナトリウム、０から４．６Ｍの塩化カリウム等）、酸（例えば、濃縮フッ化水素酸、塩酸、硝酸等）および塩基（例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等）、石鹸水、洗剤、界面活性剤が豊富な溶液、霜、および氷等の、広範囲の極性および非極性液体Ａおよびそれらの固化形態を並外れてよく撥ねるように機能する。
【０１７６】
液体Ｂの湿潤性
加えて、粗面局所構造は、液体Ｂとの所望の相互作用、例えば、湿潤性を提供するように、一連の幾何学形状およびサイズスケールにわたって変化させることができる。ある実施形態では、液体Ｂの下のマイクロ／ナノスケール局所構造は、液体吸い上げ性質および粗面への液体Ｂの付着を増進することができる。結果として、液体Ｂは、粗面を均一に被覆し、任意の傾斜角で内側に取り込むことができる。
【０１７７】
物体Ａおよび液体Ｂの組み合わせ
非混合性
ある実施形態では、物体Ａ（すなわち、試験液体）および液体Ｂ（すなわち、機能性液体層）は、非混合性であってもよい。例えば、物体Ａと液体Ｂとの間の混合のエンタルピーは、ともに混合された時に相互から分相するほど十分高くてもよい（例えば、水および油）。
【０１７８】
ある実施形態では、物体Ａが、小さい接触角ヒステリシスを有するか、または実質的に接触角ヒステリシスを持たないように、液体Ｂを選択することができる。低粘度（すなわち、＜１ｃｍ２／秒）の液体Ｂは、低接触角ヒステリシスを伴う表面を生成する傾向がある。例えば、約５°、２．５°、２°未満、または１°未満の接触角ヒステリシスさえも得ることができる。低接触角ヒステリシスは、低傾斜角（例えば、＜５°）での試験物体Ａの摺動を促し、表面の撥液性をさらに増進する。
【０１７９】
物体Ａおよび液体Ｂの密度
ある実施形態では、物体Ａの密度は、液体Ｂの密度よりも低くてもよい。例えば、物体Ａの密度は、液体Ｂの密度より少なくとも約１．５倍低くてもよい。
【０１８０】
ある実施形態では、物体Ａの密度は、物体Ａがその液体形態でその毛細管長よりも小さい場合に、液体Ｂの密度よりも高くてもよい。
【０１８１】
表面エネルギー
ある実施形態では、液体Ｂの臨界表面エネルギー（γｃ−Ｂ）は、物体Ａの表面エネルギー（すなわち、γＬＶ−Ａ）よりも低くてもよい（すなわち、γＬＶ−Ａ＞γｃ−Ｂ）。例えば、液体Ｂの臨界表面エネルギーは、物体Ａの表面エネルギーより少なくとも１．０５倍低くてもよい。
【０１８２】
凝固温度
ある実施形態では、液体Ｂの凝固温度は、物体Ａの凝固温度より低くてもよい。ある実施形態では、液体Ｂは、物体Ａの凝固温度以下でその液体状態を維持し、それにより、その易滑性性質を保持することができる。理論によって拘束されることを所望するわけではないが、物体Ａが凝固している間でさえも、液体Ｂを液体状態で維持する少なくとも２つの理由があり得る。
【０１８３】
第１に、液体Ｂを液体状態で維持させることにより、固体Ａと他の固体表面（すなわち、粗面）との間の界面と比較して、基質表面に垂直な方向および接線方向で、固体Ａと液体Ｂとの間の界面において低減した付着をもたらしてもよい。表面間の付着は、接触表面積に比例してもよく、粗面と比較して、界面におけるより狭い表面積により、潤液体Ｂ表面の平滑性が、固体Ａと液体Ｂとの間の接触面積を最小限化することができる。低減した付着は、単位面積あたりのさらに低減した力で、液体Ｂ表面から固体Ａの除去を促進してもよい。
【０１８４】
第２に、液体Ｂの超平滑表面はまた、液体Ｂの表面が物体Ａの凝固温度以下の温度まで冷却されたときに、空気からの物体Ａの凝縮を低減してもよい（すなわち、物体Ａの蒸発形態が空気中に存在すると仮定する）。これは、液体Ｂ表面上に核形成部位が少ししかないか、または全くなく、物体Ａの核形成確率を大幅に低減させるという事実によるものであり得る。結果として、表面上の霧および霜（すなわち、マイクロおよびナノスケールでの物体Ａの固化形態）の形成が、他の固体表面と比較して、より厳しい条件（例えば、空気中の物体Ａのより低い温度またはより高い蒸気圧力）を必要とし得る。液体Ｂを液体状態で維持するために、液体Ｂの凝固温度は、大気圧で物体Ａの凝固温度より、例えば、５〜１５０℃低くてもよい。
【０１８５】
沸点
ある実施形態では、液体Ｂの沸点は、物体Ａの凝固温度より高くてもよい。ある実施形態では、液体Ｂは、物体Ａの凝固温度以上でその液体状態を維持することができてもよい。加えて、液体状態を維持することにより、前述の液体が易滑性機能による液体Ｂ表面からの物体Ａの除去を促進する一方で、表面は、物体Ａの凝固温度以上の温度で保持される。これは、他の固体表面と比較して、最小限のエネルギー入力を使用して（例えば、より低い温度で）液体Ｂが解凍され得る、表面解凍における用途に特に重要であり得る。液体Ｂを液体状態で維持するために、液体Ｂの沸点は、大気圧で物体Ａの凝固温度より、例えば、２５〜２５０℃高くてもよい。
【０１８６】
粗面、物体Ａ、および液体Ｂの組み合わせ
ある実施形態では、物体Ａ、液体Ｂ、および粗面は、粗面が、物体Ａと比較して液体Ｂへのより優れた親和性を有するように選択されてもよい。粗面は、粗面が物体Ａよりもむしろ液体Ｂによって優先的に湿潤させられるように選択され得る。
【０１８７】
上述の方程式（ｅ２）および（ｅ３）を参照すると、（ｅ２）および（ｅ３）の両方を満たすことが、概して、安定した潤滑膜形成を提供することを示している。対照的に、（ｅ２）も（ｅ３）も満たされないとき、液体Ｂは、概して、物体Ａによって変位させられることが観察される。（ｅ２）または（ｅ３）に示される条件のうちの１つだけが満たされる場合において、液体Ｂは、物体Ａによって変位させられてもさせられなくてもよい。いくつかの異なる固体／液体Ａ／液体Ｂの組み合わせが試験されており、結果が（ｅ２）および（ｅ３）と比較される。以下の表１に示されるように、これらの関係は、異なるシナリオでの実験条件の全てと有利に一致する。
【表１】
2018039266.tif 000006
【０１８８】
表１では、「Ｙ」は、液体Ｂが安定した潤滑膜を形成し、かつ物体Ａによって変位させられないことを示し、「Ｎ」は、液体Ｂが物体Ａによって変位させられることを示す。
【０１８９】
ＰＤＭＳは、ポリジメチルシロキサンを表し、ＰＰは、ポリプロピレンを表し、ＰＴＦＥは、ポリテトラフルオロエチレンを表す。接触角および界面張力値は、ＰＤＭＳ／水／
ＰＤＭＳ、ＰＰ／水／ＰＤＭＳ、ＰＴＦＥ／水／ＰＤＭＳの組み合わせについて、文献から得られたことに留意されたい（例えば、Ｉｓｒａｅｌａｃｈｖｉｌｉ，  Ｊ．  Ｎ．  Ｉｎｔｅｒｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ａｎｄ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｆｏｒｃｅｓ，Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ，２０１１、Ｓｃｈｏｎｈｏｒｎ，  Ｈ．，  Ｊ．  Ｐｈｙｓ．  Ｃｈｅｍ．  ７０，４０８６，１９６６、Ｇａｏ，  Ｌ．  ａｎｄ  ＭｃＣａｒｔｈｙ，Ｔ．
Ｊ．，  Ｌａｎｇｍｕｉｒ  ２４，９１８３−９１８８，２００８、Ｋｏｂａｙａｓｈｉ，  Ｈ．  ａｎｄ  Ｏｗｅｎ，  Ｍ．Ｊ．，  Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ  ２３，４９２９−４９３３，１９９０、Ｃｈａｕｄｈｕｒｙ，  Ｍ．  Ｋ．ａｎｄ  Ｗｈｉｔｅｓｉｄｅｓ，  Ｇ．Ｍ．，  Ｌａｎｇｍｕｉｒ  ７，１０１３−１０２５，１９９１、Ｌｉｌｌｅｈｏｊ，  Ｐ．Ｂ．，  Ｗｅｉ，  Ｆ．，  ａｎｄ  Ｈｏ，  ＣＭ．，  Ｌａｂ
Ｃｈｉｐ  １０，２２６５−２２７０，２０１０を参照）。
【０１９０】
θＡおよびθＢは、少なくとも３つの個々の測定からの平坦な基質上の測定された静止接触角から推定された（表２参照）。
【表２】
2018039266.tif 000007
【０１９１】
Ｒ、γＡ、γＢは、それぞれ、基質の粗度係数、ならびに物体ＡおよびＢの表面張力を表す（表３参照）。
【表３】
2018039266.tif 000008
【０１９２】
γＡおよびγＢは、文中で定義されるγＡＸおよびγＢＸと同等であり、媒質Ｘは、具体的にこの文脈では空気であり、γＡＢは、物体Ａ・液体Ｂ界面の界面張力を表すことに留意されたい。具体的には、水・ペルフルオロカーボンおよび炭化水素・ペルフルオロカーボン界面のγＡＢは、
2018039266.tif 000009
および
2018039266.tif 000010
が液体表面張力の分散力寄与である、式
2018039266.tif 000011
から推定される、水・炭化水素界面を除く懸滴方法（表４参照）によって測定された（Ｆｏｗｋｅｓ，  Ｆ．  Ｍ．，  Ｉｎｄ．  Ｅｎｇ．  Ｃｈｅｍ．５６，４０−４２，１９６４、Ｉｓｒａｅｌａｃｈｖｉｌｉ，  Ｊ．  Ｎ．  Ｉｎｔｅｒｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ａ
ｎｄ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｆｏｒｃｅｓ，  Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ，２０１１）。水の表面張力の分散力寄与は、２１．８ｍＮ／ｍ（Ｆｏｗｋｅｓ，  Ｆ．  Ｍ．，  Ｉｎｄ．  Ｅｎｇ．  Ｃｈｅｍ．５６，４０−４２，１９６４）である。Ｓ．エポキシは、シラン化エポキシ樹脂基質を表す。アルカンは、ｎ＝５、６、８、１０、１３、および１６である、ＣｎＨ２ｎ＋２で表される。
【表４】
2018039266.tif 000012
【０１９３】
ある場合において、物体Ａが粗面化された固体から液体Ｂを変位させないように、粗面および液体Ｂの表面エネルギーを物体Ａの表面エネルギーよりも低くさせることが望ましくあり得る（表１参照）。
【０１９４】
ある実施形態では、物体Ａが低表面張力の非極性液体（例えば、３０ｍＮ／ｍ未満）であるとき、粗面は、−ＣＦ３，−ＣＦ２Ｈ，−ＣＦ３および−ＣＦ２−，−ＣＦ２−ＣＦ３，−ＣＦ２−ＣＦＨ−−ＣＦ２−ＣＨ２−−ＣＦＨ−ＣＨ２−、ならびに同等物等の低表面エネルギー被覆（例えば、３０ｍＪ／ｍ２未満）で官能化されてもよい。また、ペルフルオロトリブチルアミン、ペルフルオロトリ−ｎ−ペンチルアミン、ペルフルオロヘキサン、ペルフルオロ（２−ブチル−テトラヒドロフラン）、ペルフルオロシクロエーテル、ペルフルオロ−ｎ−アルキルモルホリン、ペルフルオロアルキルエーテル、ペルフルオロトリプロピルアミン、および同等物等の液体Ｂが、低表面エネルギー（例えば、２０ｍＪ／ｍ２未満）を呈するように選択されてもよい。
【０１９５】
ある実施形態では、物体Ａが高表面張力液体（例えば、水、霧、凝縮）または固化流体（例えば、氷、霜等）であるとき、液体Ｂを、ポリジメチルシロキサン、他の液体シリコーンエラストマーまたは市販の食品グレード潤滑剤（例えば、ＫＲＹＴＯＸ（商標）ＦＧ潤滑剤）、油（例えば、オリーブ油、キャノーラ油、植物油、ヒマワリ油、それらの混合物等）、および同等物等の他のより高い表面エネルギーの流体（すなわち、約２０ｍＪ／ｍ２以上）から選択することができる。ある実施形態では、低表面張力液体と同様に、粗面は、−ＣＦ３，−ＣＦ２Ｈ，−ＣＦ３および−ＣＦ２−，−ＣＦ２−ＣＦ３，−ＣＦ２−ＣＦＨ−，−ＣＦ２−ＣＨ２−，−ＣＦＨ−ＣＨ２−、ならびに同等物等の低表面エネルギー被覆（例えば、３０ｍＪ／ｍ２未満）で官能化されてもよい。ＳＬＩＰＳの選択される材料の組み合わせは、表５で知られる。
【表５】
2018039266.tif 000013
【０１９６】
［用途］
広範囲の材料を撥ねる表面が所望される、ＳＬＩＰＳの多数の異なる用途を構想することができる。いくつかの非限定的な例示的用途が以下で説明される。
【０１９７】
マイクロ流体システム
ＳＬＩＰＳは、層流が流体輸送の優勢な機構である、マイクロ流体デバイスシステム用の小型チャネルの中に統合することができる（図１０、設計Ｄ１〜Ｄ５およびＥ１〜Ｅ５を参照）。具体的には、流体流動条件は、特定の流動条件での粘性力に対する慣性力の比を定量化する無次元数である、レイノルズ数によって特性化することができる。レイノルズ数（Ｒｅ）は、Ｒｅ＝νＬ／ηとしてさらに表すことができ、式中、νは、平均流速であり、Ｌは、流動システムの特徴的長さであり、ηは、流体の動粘性である。小さいレイノルズ数（すなわち、Ｒｅ＜１００）については、流体流動が、典型的には層流である一方で、大きいレイノルズ数（すなわち、Ｒｅ＞２０００）については、流動は乱流になる（例えば、高流動システムの抵抗低減を参照）。チャネル寸法が、典型的には約１０μｍから１ｍｍである、マイクロ流体システムについては、レイノルズ数は、約１００以下である。
【０１９８】
ある実施形態では、粗面を有する管またはパイプ全体（例えば、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）繊維の多孔質ネットワークを有するＴＥＦＬＯＮ（登録商標）管またはパイプ）を、生成するか、または商業的に入手することができる（Ｚｅｕｓ，  Ｉｎｃ．参照）。
【０１９９】
ある実施形態では、ＳＬＩＰＳは、液体Ｂに浸した多孔質膜（Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）等）をチャネルの内部に取り付けることによって、マイクロ流体システムに組み込むことができる（例えば、図９Ｂ〜Ｄおよび１０参照）。構成は、多孔質膜に補充することができる液体Ｂの量が固定量である、有限液体Ｂ源構成で実装することができる（図１０の設計Ｄ１〜Ｄ５を参照）。代替として、構成は、図１０の設計Ｅ１〜Ｅ５で描写されるよ
うに、液体Ｂを必要に応じて多孔質膜に常に補充することができる、１つ以上の貯留部を取り付けることによって、大量液体Ｂ源構成で実装することができる。
【０２００】
マイクロ流体チャネルが、流動条件下で液体Ｂ上に十分に「つかまらない」粗面を有する（例えば、比較的平滑な側面を伴うマイクロ流体チャネル）、代替実施形態では、２相流を形成するように液体Ｂおよび液体Ａを同時にチャネルに注入することによって、ＳＬＩＰＳを作成することができる。（例えば、Ｗｏｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｊ．  Ｆｌｕｉｄ．  Ｍｅｃｈ．  ４９７，５５−６５（２００３）を参照）。この構成では、液体Ｂは、チャネルの中心で液体Ａを伴ってチャネル側壁に付着することができる（すなわち、マクロスケール流体システムでのコア環状流に類似する、例えば、Ｂａｉ  ｅｔ  ａｌ．，
Ａｎｎｕ．  Ｒｅｖ．  Ｆｌｕｉｄ．  Ｍｅｃｈ．  ２９，６５−９０（１９９７）を参照）。液体Ｂの厚さは、液体Ｂと液体Ａとの間の相対流速によって調整することができる。そのようなシステムを設計する際に、液体ＡおよびＢの材料要件、および粗面の材料は、それらが条件（ｅ１）を満たすように選択されてもよい。
【０２０１】
ある実施形態では、その内容がその全体で参照することにより本明細書に組み込まれる、２０１１年７月１９日出願の第ＰＣＴ／ＵＳ１１／４４５５３号で説明されるように、電着を使用して、粗面を、伝導性（例えば、金属、伝導性ポリマー等）パイプ、円筒、および任意の他の流路上で成長させることができる。
【０２０２】
ある実施形態では、液体Ｂは、極端な温度および熱伝達特性に最適化され、生体適合性であり、または耐剪断性であるように選択することができる。典型的には、ペルフルオロ流体が、これらの要件の一部または全てを満たしてもよい。
【０２０３】
マイクロ流体チャネル内の流動の中の液体Ａ・液体Ｂ界面の高い移動性（例えば、液体Ａと液体Ｂとの間の界面境界における分子が固定されず、自由に移動できる）は、液体Ａが界面境界において滑動することを可能にしてもよい。そのような滑動は、液体Ａを輸送するために必要とされる抵抗を低減させ、それにより、マイクロ流体チャネルを通して液体Ａを押すエネルギーを低減させてもよい。
【０２０４】
抵抗低減マイクロ流体デバイスおよびシステムは、流体のエネルギー効率の良い輸送または生物学的構成要素の非粘着が決定的である、重要な用途を見出してもよい。そのような用途の実施例は、血液、唾液、ＤＮＡ溶液、尿、汗等の体液用の統合バイオセンシングシステム、生物学的実体用の選別デバイス、輸血管および貯蔵パッケージ、人工血管、血液浄化デバイス、透析、コンピュータチップ用のエネルギー効率の良いマイクロ流体冷却システム、ポリマー、バイオバーコード、ＤＮＡ複合体（例えば、Ｒｏｔｈｅｍｕｎｄ，
Ｎａｔｕｒｅ  ４４０，  ２９７−３０２（２００６）を参照）、薬剤等のマイクロ流体システム内の材料合成、マイクロ流体計算システム（例えば、Ｐｒａｋａｓｈ  ａｎｄ
Ｇｅｒｓｈｅｎｆｅｌｄ，  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ３１５，８３２−８３５（２００７）、Ｆｕｅｒｓｔｍａｎ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ３１５，８２８−８３２（２００７）を参照）、高速薬剤スクリーニング（例えば、Ｗｏｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｐｒｏｃ．  Ｎａｔｌ．  Ａｃａｄ．  Ｓｃｉ．  ＵＳＡ  １０５，５１０５−５１１０（２００８）を参照）、創薬、診断紙、および他のラボオンチップまたはオンチップ臓器用途等を含む。
【０２０５】
燃料輸送、高層ビル／地域冷暖房および燃料輸送（高圧流）用の水輸送パイプ、およびタービン、航空機等／航空機フォイル／海上船舶の本体用の抵抗低減スキン
ＳＬＩＰＳは、大規模流体輸送用の巨視的チャネル／パイプおよび同等物（図１０、設計Ｄ１〜Ｄ５およびＥ１〜Ｅ５を参照）の中に、または層流および乱流が流体輸送の優勢な機構である、航空機フォイル／海上船舶（例えば、潜水艦）の本体用の抵抗低減スキン
として統合することができる。具体的には、チャネル寸法が、典型的には、約数センチメートルから数メートルである、マクロスケール流動システムについては、レイノルズ数は、約１０００以上である。高流動システムについては、レイノルズ数は、典型的には、２０００を上回り、時として、乱流が起こる、約１００００と同じくらい高くなり得る。
【０２０６】
ＳＬＩＰＳはまた、多孔質膜（Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）等）をチャネル／パイプおよび同等物の内部に取り付けることによってマクロスケール流動システムに組み込むこともできる。構成は、有限液体Ｂ源（図１０の設計Ｄ１〜Ｄ５を参照）、または図１０の設計Ｅ１〜Ｅ５で描写されるように、貯留部をチャネル／パイプおよび同等物に直接取り付けることによる無限液体Ｂ源のいずれかで実装することができる。
【０２０７】
巨視的チャネル／パイプが、流動条件下で液体Ｂ上に十分に「つかまらない」粗面を有する（例えば、平滑な側面を伴う巨視的チャネル／パイプ）、代替実施形態では、コア環状流を形成するように液体Ｂおよび作業液体Ａを同時にチャネルに注入することによって、ＳＬＩＰＳを作成することができる。（例えば、Ｂａｉ  ｅｔ  ａｌ．，  Ａｎｎｕ．
Ｒｅｖ．  Ｆｌｕｉｄ．  Ｍｅｃｈ．  ２９，６５−９０（１９９７）を参照）。この構成では、液体Ｂは、チャネルの中心で液体Ａを伴ってチャネル側壁に付着することができる。液体Ｂ層の厚さは、液体Ｂと液体Ａとの間の相対流速によって調整することができる。そのようなシステムを設計する際に、液体ＡおよびＢの材料要件、および粗面の材料は、それらが条件（ｅ１）を満たすように選択することができる。
【０２０８】
他の実施形態では、ＳＬＩＰＳは、潤滑剤に浸した多孔質膜（Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）等）を表面上に取り付けることによって、または二重吹き付け塗装によって、または他の前述の方法によって、恣意的な形状の物体（例えば、航空機フォイル）上に組み込むことができる。構成は、有限液体Ｂ源（図１０の設計Ａ１〜Ａ８を参照）、または図１０の設計Ｂ１〜Ｂ８で描写されるように貯留部を粗面に直接取り付けることによる無限液体Ｂ源、または図１０の設計Ｃ１〜Ｃ８で描写されるように液体Ｂの吹き付けによる補充のいずれかで実装することができる。
【０２０９】
ある実施形態では、その内容がその全体で参照することにより本明細書に組み込まれる、２０１１年７月１９日出願の第ＰＣＴ／ＵＳ１１／４４５５３号で説明されるように、電着を使用して、粗面を、伝導性（例えば、金属、伝導性ポリマー等）パイプ、円筒、および任意の他の流路上で成長させることができる。
【０２１０】
ある実施形態では、エッチャントが流路に接触した領域中で表面粗度を作成するように、パイプ、円筒、または他の所望の流路をエッチャントでエッチングすることができる。エッチャントは、化学液体、ブラスティング粒子、反応性プラズマ、または所望の表面粗度を誘発することができる任意の他の材料／プロセスを含む。ある実施形態では、エッチングプロセスを停止すること、または流路に不活性液体または蒸気を導入することによって、エッチングを終了させることができる。ある実施形態では、液体Ｂは、同時にエッチングを停止してＳＬＩＰＳを形成するように、不活性液体として提供することができる。
【０２１１】
ある実施形態では、不活性液体を導入する前に、粗面の任意の所望の化学修飾を提供することができる第２の液体または蒸気を導入することができる。
【０２１２】
液体Ｂは、光透過性について基質と屈折率を合致させられ、極端な温度および熱伝達特性に最適化され、生体適合性であり、または耐剪断性であるように選択することができる。典型的には、ペルフルオロ流体が、これらの要件の一部または全てを満たしてもよい。
【０２１３】
マクロスケールチャネル／パイプおよび同等物内の流動の中の液体Ａ・液体Ｂ界面の移動性は、液体Ａが液体Ａと液体Ｂとの間の界面境界において滑動することを可能にしてもよい。そのような滑動は、液体Ａを輸送するために必要とされる抵抗を低減させ、それにより、マクロスケールチャネル／パイプおよび同等物を通して液体Ａを押すエネルギーを低減させてもよい。
【０２１４】
抵抗低減マクロスケールチャネル／パイプならびに類似デバイスおよびシステムは、流体のエネルギー効率の良い輸送、種々の異なる構成要素および材料（例えば、氷）の非粘着が重要である、重要な用途を見出してもよい。そのような用途の実施例は、地域冷暖房システム、水／油／燃料輸送および貯蔵、防氷航空機フォイル／タービン、化学（および他の）業界での熱交換パイプおよびジャケット、生物付着防止パイプ、船／潜水艦用の生物付着防止被覆等を含む。
【０２１５】
冷凍
現代の「霜のつかない」冷蔵庫は、有意量の資本費用およびエネルギー消費を課す、各除霜サイクル中に２０〜３０分の能動加熱を用いて１日に最大６回、熱交換器の表面上に形成される霜を除去するために、内蔵式電熱器を使用する。したがって、着霜の低減、および除霜サイクルの頻度および期間を減少させることが、使用されるエネルギーを有意に制限し、我々の環境への炭素放出を低減させることができる。
【０２１６】
したがって、ＳＬＩＰＳを利用することができる別の特定の用途は、業務用および家庭用冷蔵庫の中の凝縮、着霜、および氷の蓄積を受ける、冷蔵庫のコイル、フィン、カートリッジ、および他の冷蔵表面用の被覆を含む。ある実施形態では、その内容がその全体で参照することにより本明細書に組み込まれる、２０１１年７月１９日出願の第ＰＣＴ／ＵＳ１１／４４５５３号で説明されるように、伝導性ポリマーの電着を使用して、冷蔵庫のコイルに所望の多孔質表面を提供することができる。次いで、水、氷、および霜を特異的に撥ねることができる液体Ｂを選択することができる。粗面は、その上に液体Ｂの超平滑層を形成するように浸潤させることができる。ある実施形態では、液体Ｂの任意の損失を補充することができる貯留部を提供することができる（例えば、図７Ｂおよび９Ａ、ならびに図１０の設計Ａ１〜Ａ８、Ｂ１〜Ｂ８、およびＣ１〜Ｃ８を参照）。ＳＬＩＰＳを有する冷蔵庫のコイルは、着霜の量を有意に減少させることができる、除霜システムの中へ接続することができる。ある実施形態では、霜を除去するように、より短い期間にわたって冷蔵庫のコイルをはるかに低い温度まで加熱することによって、蓄積されたあらゆる霜を容易に除去することができる（従来の冷蔵庫のコイルと比較して）。ある実施形態では、現在当技術分野で使用されている、コイルを除霜するように暖気流を生成する圧縮機の逆サイクル等の、機械的撹拌または穏やかな空気流が、冷蔵庫のコイルから融解した霜（例えば、水滴）の除去をさらに促進させることができる。
【０２１７】
ある実施形態では、ＳＬＩＰＳが、その上の凝縮を阻止し、低減させ、または遅延させるだけでなく、凝縮霜／氷を水滴に変換するように短い加熱によって、あらゆる凝縮氷／霜を効率的に除去することができ、その後に、ほぼ同時に液滴または氷の欠片全体を効率的に除去し、次の冷却サイクルのために冷蔵庫のコイルの表面を準備させる、穏やかな撹拌または空気流が続く。現在の産業的実践は、各除霜サイクルのために１５〜３０分にわたって１日に４〜６回、冷蔵庫のコイルを最大で室温まで加熱することを必要とする。しかしながら、ＳＬＩＰＳは、融点をわずかにのみ上回る温度（約５℃）で氷形成および凍着を防止し、除霜サイクルの持続時間を１分未満まで短縮することができる。
【０２１８】
そのような用途にとって特に重要であり得る追加の基準は、最小限化された蒸発速度、増進された撥液／氷性のための最適化された粘度、向上した熱伝達特性、低い氷点等を含む。したがって、液体Ｂおよび粗面は、これらの特性の全てまたは最適化された組み合わ
せを提供するように選択することができる。
【０２１９】
ある実施形態では、粗面は、粗面化されたアルミニウム、銅、ポリピロール、ポリアニリン、および同等物から選択することができ、液体Ｂは、ペルフルオロポリエーテルから選択することができる。
【０２２０】
航空機、電力線、タービン、油輸送パイプライン、および電気通信機器用の防氷表面
氷形成および着氷は、航空機、電力線、タービン、船舶、油輸送パイプライン、および電気通信機器等の多くの不可欠なインフラストラクチャにとって経済的および安全上の問題を提起する。ＳＬＩＰＳを利用することができる、１つの特定の用途は、前述のインフラストラクチャ用の防氷被覆および同等物を含む。
【０２２１】
ある実施形態では、多孔質表面（例えば、粗面）を提供するように、建設材料の表面を粗面化することができる。次いで、水の凝縮物、霜、および氷等の汚染物質、および同等物を撥ねることができる液体Ｂを選択することができる。次いで、粗面は、その上に液体Ｂの超平滑層を形成するように、液体Ｂを浸潤させることができる。ある実施形態では、液体Ｂの任意の損失を補充することができる貯留部を提供することができる（例えば、図９Ｂおよび９Ｃ、ならびに図１０の設計Ａ１〜Ａ８、Ｂ１〜Ｂ８、およびＣ１〜Ｃ８を参照）。
【０２２２】
このカテゴリでの用途にとって特に重要であり得る追加の基準は、剪断抵抗、自己修復、および極端な温度範囲内の安定性を含む。したがって、液体Ｂおよび粗面は、これらの特性の全てまたは最適化された組み合わせを提供するように選択することができる。
【０２２３】
ある実施形態では、粗面は、フッ素シラン化材料から選択することができ、液体Ｂは、ペルフルオロポリエーテルから選択することができる。他の非フッ素化材料は、多孔質固体としてのシリコーンエラストマー、および液体Ｂとしての液体シリコーンを含む。
【０２２４】
指紋防止画面
ＳＬＩＰＳを利用することができる、さらに別の特定の用途は、モバイルデバイス、コンピュータ、現金自動預払機、および同等物の窓または光学画面用の指紋防止被覆を含む。例えば、ＳＬＩＰＳは、指紋の蓄積を防止し、広範囲の液体汚染物質に対して湿潤防止するように光学表面上に適用することができる。
【０２２５】
表面上の指紋の接触によって刷り込まれる指紋残留物は、大部分が、最も平滑な固体表面上で保持される、皮脂（例えば、脂質）および汗（すなわち、塩水）から成る。ＳＬＩＰＳの高度な非湿潤、低付着、および自己修復性質があると、指紋残留物は、液体表面上に付着したままとなることが困難であろう。
【０２２６】
ある実施形態では、光学表面は、多孔質表面（すなわち、粗面）を提供するようにパターン化することができる。場合によっては、多孔質固体は、反射防止性質（例えば、繊維のランダムなネットワーク）を提供するように設計することができる。次いで、水、アルコール、および油等の汚染物質、および同等物を撥ねることができる液体Ｂを選択することができる。加えて、液体Ｂは、光透過性を増進するよう液体Ｂの屈折率が光学表面の屈折率と合致させられるように選択することができる。次いで、粗面は、その上に液体Ｂの超平滑層を形成するように浸潤させることができる。ある実施形態では、液体Ｂの任意の損失を補充することができる貯留部を提供することができる（例えば、図９Ｂおよび９Ｃ、ならびに図１０の設計Ａ１〜Ａ８、Ｂ１〜Ｂ８、およびＣ１〜Ｃ８を参照）。
【０２２７】
そのような用途にとって特に重要であり得る追加の基準は、光透過性、剪断抵抗、およ
び速い自己修復を含む。したがって、液体Ｂおよび粗面は、これらの特性の全てまたは最適化された組み合わせを提供するように選択することができる。
【０２２８】
ある実施形態では、粗面は、フッ素シラン化ガラス／多孔質Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）から選択することができ、液体Ｂは、ペルフルオロポリエーテルから選択することができる。
【０２２９】
建築および建設材料：落書防止表面
ＳＬＩＰＳを利用することができる、１つの特定の用途は、建築物、彫像、公共インフラストラクチャ、および同等物用の落書防止表面を含む。
【０２３０】
ある実施形態では、ＳＬＩＰＳは、油性／水性スプレー塗料の湿潤に抵抗するため、落書防止目的で使用することができる。塗料がＳＬＩＰＳ上で凝固するときでさえも、塗料は、表面への非常に低い付着力を有し、接着テープおよび同等物を用いて容易に除去することができる（例えば、図２５参照）。加えて、固化塗料はまた、残留物の跡を残すことなく、アセトン等の通常の溶剤によって除去することもできる。
【０２３１】
ある実施形態では、建設材料の表面は、多孔質表面（すなわち、粗面）を提供するように粗面化することができる。次いで、水性スプレー塗料、油性スプレー塗料、雨、および同等物等の汚染物質を撥ねることができる液体Ｂを選択することができる。次いで、粗面は、その上に液体Ｂの超平滑層を形成するように液体Ｂを浸潤させることができる。ある実施形態では、液体Ｂの任意の損失を補充することができる貯留部を提供することができる（例えば、図９Ｂおよび９Ｃ、ならびに図１０の設計Ａ１〜Ａ８、Ｂ１〜Ｂ８、およびＣ１〜Ｃ８を参照）。
【０２３２】
このカテゴリでの用途にとって特に重要であり得る追加の基準は、剪断抵抗、自己修復、ならびに湿潤防止および付着防止を含む。したがって、液体Ｂおよび粗面は、これらの特性の全てまたは最適化された組み合わせを提供するように選択することができる。
【０２３３】
ある実施形態では、粗面は、フッ素シラン化材料から選択することができ、液体Ｂは、ペルフルオロポリエーテルから選択することができる。
【０２３４】
建築および建設材料：自浄式表面、建築物、広告板、看板、衛生システム（例えば、便器）、害虫駆除材料等
ＳＬＩＰＳを利用することができる、別の用途は、自浄式建築物、広告板、看板、害虫駆除、衛生システム（例えば、便器）、および同等物を含む。例えば、ＳＬＩＰＳは、自浄および防虫能力を提供するように、建築物、窓、広告板、看板、および同等物の側面上に適用することができる。第１に、多孔質基質等の粗面の大きなシートを、建築物、広告板、看板、および同等物に適用することができる。次いで、スモッグ、泥、昆虫、鳥の糞、および同等物等の汚染物質を撥ねることができる好適な液体Ｂを選択することができ、粗面は、その上に液体Ｂの超平滑層を形成するようにその中に浸潤させることができる。ある実施形態では、蒸発、環境損傷、摩耗および裂傷、および同等物による、液体Ｂの任意の損失を補充することができる貯留部を提供することができる。
【０２３５】
ある実施形態では、ＳＬＩＰＳは、油性／水性スプレー塗料の湿潤に抵抗するため、落書防止目的で使用することができる。塗料がＳＬＩＰＳ上で凝固するときでさえも、塗料は、表面への非常に低い付着力を有し、接着テープおよび同等物を用いて容易に除去することができる（例えば、図２５参照）。加えて、固化塗料はまた、残留物の跡を残すことなく、アセトン等の通常の溶剤によって除去することもできる。
【０２３６】
ある実施形態では、ＳＬＩＰＳは、トイレ水洗システム等の一般的な衛生システム用の被覆に使用することができる。より具体的には、潤滑剤（液体Ｂ）は、既存のインフラストラクチャと容易に一体化し、液体および固体廃棄物の両方に対する粘着防止および湿潤防止表面として使用することができる、ＳＬＩＰＳを一新するように、便器の中へ流すことができる。また、ＳＬＩＰＳはまた、ＳＬＩＰＳとの細菌／生物膜の不良な付着により、抗菌表面として使用することもできる。衛生システムとのＳＬＩＰＳの統合は、農村および大都市地域の両方で疾患が広がることを低減させるのに役立つであろう、水および強力な消毒剤の利用を最小限化する持続可能な方法を提示する。
【０２３７】
汚染物質の反撥性に加えて、そのような用途にとって特に重要であり得る追加の基準は、光透過性、生体適合性、最小限化された蒸発速度、増進された撥液／氷性のための最適化された粘度を含む。したがって、液体Ｂおよび粗面は、これらの特性の全てまたは最適化された組み合わせを提供するように選択することができる。
【０２３８】
ある実施形態では、粗面は、多孔質Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）被覆金属から選択することができ、液体Ｂは、ペルフルオロポリエーテルから選択することができる。
【０２３９】
織物、衣服、および靴
ＳＬＩＰＳを利用することができる、さらに別の用途は、自浄式織物、衣服、および靴、および同等物を含む。例えば、液体Ｂを、織物、衣服（例えば、Ｇｏｒｅ−Ｔｅｘ）、および靴の多孔質材料の中へ浸潤させることができる。泥、昆虫、鳥の糞、醤油および同等物、ワインおよび同等物、オリーブ油および同等物等の汚染物質を撥ねることができる、好適な液体Ｂを選択することができ、粗面は、その上に液体Ｂの超平滑層を形成するようにその中に浸潤させることができる。ある実施形態では、蒸発、環境損傷、摩耗および裂傷、および同等物による、液体Ｂの任意の損失を補充することができる貯留部を提供することができる。
【０２４０】
ある実施形態では、泥、スモッグ、鳥の糞、および同等物等の汚染物質が、ＳＬＩＰＳ表面上に一時的に「粘着」することができる一方で、汚染物質を引き付ける液体（例えば、溶剤、水、雨、または露）等の「第２の物体Ａ」が、汚染物質を収集し、それらを運び去ることによって、自己洗浄をさらに増進してもよいことが考慮される（例えば、図２６参照）。
【０２４１】
汚染物質の反撥性に加えて、そのような用途にとって特に重要であり得る追加の基準は、光透過性、生体適合性、最小限化された蒸発速度、増進された撥液／氷性のための最適化された粘度を含む。したがって、液体Ｂおよび粗面は、これらの特性の全てまたは最適化された組み合わせを提供するように選択することができる。
【０２４２】
ある実施形態では、粗面は、多孔質Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）被覆金属から選択することができ、液体Ｂは、ペルフルオロポリエーテルから選択することができる。
【０２４３】
船／ボート上の被覆−海洋生物付着防止
ＳＬＩＰＳを利用することができる、別の用途は、船／ボート／潜水艦および同等物上の海洋生物付着防止被覆を含む。例えば、ＳＬＩＰＳは、生物付着防止能力を提供するように、船／ボート／潜水艦の側面および同等物上に適用することができる。第１に、多孔質基質等の粗面の大きなシートを、吹き付け塗装によって、船／ボート／潜水艦および同等物に適用することができる。次いで、イガイ、ホヤ、フジツボ、チューブワーム、チューブワームの幼虫、珪藻の「粘液」、および同等物等の海洋汚染物質の定着を防止することができる好適な液体Ｂを選択することができ、粗面は、その上に液体Ｂの超平滑層を形
成するように液体Ｂを浸潤させることができる。ある実施形態では、蒸発、環境損傷、摩耗および裂傷、および同等物による、液体Ｂの任意の損失を補充することができる貯留部を提供することができる。
【０２４４】
ある実施形態では、イガイ、ホヤ、フジツボ、チューブワーム、チューブワームの幼虫、珪藻の「粘液」、微生物、および同等物等の海洋汚染物質が、ＳＬＩＰＳ表面上に一時的に「粘着」することができる一方で、汚染物質を削ぎ取る液体（例えば、水）等の「第２の物体Ａ」が、汚染物質を運び去ることによって、自己洗浄をさらに増進してもよいことが考慮される。
【０２４５】
汚染物質の反撥性に加えて、そのような用途にとって特に重要であり得る追加の基準は、生体適合性、最小限化された蒸発速度、低減された海洋汚染物質との付着のための最適化された粘度を含む。したがって、液体Ｂおよび粗面は、これらの特性の全てまたは最適化された組み合わせを提供するように選択することができる。
【０２４６】
ある実施形態では、粗面は、多孔質Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）被覆金属から選択することができ、液体Ｂは、ペルフルオロポリエーテルから選択することができる。
【０２４７】
カメラ／窓等の機器用の被覆
ＳＬＩＰＳを利用することができる、１つの特定の用途は、カメラ、窓、および同等物等の機器用の被覆を含む。例えば、ＳＬＩＰＳは、動作中の汚染物質の付着を防止するように、光学構成要素上に適用することができる。
【０２４８】
ある実施形態では、窓の表面は、多孔質表面（すなわち、粗面）を提供するようにパターン化することができる。次いで、雨、指紋、および同等物等の汚染物質を撥ねることができる液体Ｂを選択することができる。デバイスが水中用途を目的としている場合、イガイ、ホヤ、フジツボ、チューブワーム、チューブワームの幼虫、珪藻の「粘液」、微生物、海洋生物からの排出物（例えば、タコの墨）、および同等物等の汚染物質を撥ねることができる液体Ｂを選択することができる。加えて、液体Ｂは、液体Ｂの屈折率が、窓、カメラ、および類似機器の屈折率と合致させられるように選択することができる。次いで、粗面は、その上に液体Ｂの超平滑層を形成するように液体Ｂを浸潤させることができる。ある実施形態では、液体Ｂの任意の損失を補充することができる貯留部を提供することができる（例えば、図９Ｂおよび９Ｃ、ならびに図１０の設計Ａ１〜Ａ８、Ｂ１〜Ｂ８、およびＣ１〜Ｃ８を参照）。
【０２４９】
このカテゴリでの用途にとって特に重要であり得る追加の基準は、光透過性、高い圧力安定性、生物学的適合性、剪断抵抗を含む。したがって、液体Ｂおよび粗面は、これらの特性の全てまたは最適化された組み合わせを提供するように選択することができる。
【０２５０】
ある実施形態では、粗面は、フッ素シラン化ガラスから選択することができ、液体Ｂは、ペルフルオロポリエーテルから選択することができる。
【０２５１】
暗視／他の赤外線関連光学的用途
ＳＬＩＰＳを利用することができる、さらに別の特定の用途は、暗視／他の赤外線関連光学的用途のための窓または光学的構成要素用の被覆を含む。例えば、ＳＬＩＰＳは、霧／霜／氷の蓄積を防止し、広範囲の液体汚染物質に対して湿潤防止するように光学構成要素上に適用することができる。
【０２５２】
ある実施形態では、窓の表面は、多孔質表面（すなわち、粗面）を提供するようにパターン化することができる。次いで、霧、霜、氷、油、油性／水性インク、スモッグ、泥、
昆虫、鳥の糞、および同等物等の汚染物質を撥ねることができる液体Ｂを選択することができる。加えて、液体Ｂは、液体Ｂの屈折率が、光学構成要素の窓の屈折率と合致させられるように選択することができる。次いで、粗面は、その上に液体Ｂの超平滑層を形成するように浸潤させることができる。ある実施形態では、液体Ｂの任意の損失を補充することができる貯留部を提供することができる（例えば、図９Ｂおよび９Ｃ、ならびに図１０の設計Ａ１〜Ａ８、Ｂ１〜Ｂ８、およびＣ１〜Ｃ８を参照）。
【０２５３】
そのような用途にとって特に重要であり得る追加の基準は、近赤外線範囲の光透過性、低い氷点、高い圧力安定性、最小限化された蒸発速度、増進された撥液／氷性のための最適化された粘度を含む。したがって、液体Ｂおよび粗面は、これらの特性の全てまたは最適化された組み合わせを提供するように選択することができる。
【０２５４】
ある実施形態では、粗面は、フッ素シラン化ガラス／多孔質Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）から選択することができ、液体Ｂは、ペルフルオロトリ−ｎ−ペンチルアミンから選択することができる。
【０２５５】
太陽電池、屋根瓦
ＳＬＩＰＳを利用することができる、別の特定の用途は、太陽電池および屋根瓦用の被覆を含む。例えば、ＳＬＩＰＳは、霧／霜／氷の蓄積を防止し、広範囲の液体汚染物質ならびに固体汚染物質に対して湿潤防止するように太陽電池／屋根瓦の光学スクリーン上に適用することができる。
【０２５６】
ある実施形態では、窓の表面は、多孔質表面（すなわち、粗面）を提供するようにパターン化することができる。次いで、霧、霜、氷、油、スモッグ、泥、昆虫、鳥の糞、および同等物等の汚染物質を撥ねることができる液体Ｂを選択することができる。加えて、液体Ｂは、液体Ｂの屈折率が、光学スクリーンの窓の屈折率と合致させられるように選択することができる。次いで、粗面は、その上に液体Ｂの超平滑層を形成するように浸潤させることができる。ある実施形態では、液体Ｂの任意の損失を補充することができる貯留部を提供することができる（例えば、図９Ｂおよび９Ｃ、ならびに図１０の設計Ａ１〜Ａ８、Ｂ１〜Ｂ８、およびＣ１〜Ｃ８を参照）。
【０２５７】
そのような用途にとって特に重要であり得る追加の基準は、可視光および近赤外線範囲両方の光透過性、低い氷点、最小限化された蒸発速度、増進された撥液／氷性のための最適化された粘度、および剪断抵抗を含む。したがって、液体Ｂおよび粗面は、これらの特性の全てまたは最適化された組み合わせを提供するように選択することができる。
【０２５８】
ある実施形態では、粗面は、フッ素シラン化ガラス／多孔質Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）から選択することができ、液体Ｂは、ペルフルオロトリ−ｎ−ペンチルアミン／ポリフルオロポリエステルから選択することができる。
【０２５９】
防曇レンズ／ゴーグル
ＳＬＩＰＳはまた、防曇レンズ／ゴーグル用の被覆として利用することもできる。例えば、ＳＬＩＰＳは、霧／霜／氷の蓄積を防止し、広範囲の液体汚染物質ならびに固体汚染物質に対して湿潤防止するようにレンズ／ゴーグルの光学表面上に適用することができる。
【０２６０】
ある実施形態では、光学表面は、多孔質表面（すなわち、粗面）を提供するようにパターン化することができる。次いで、霧、霜、氷、油、スモッグ、泥、昆虫、鳥の糞、および同等物等の汚染物質を撥ねることができる液体Ｂを選択することができる。加えて、液体Ｂは、液体Ｂの屈折率が、光学スクリーンの窓の屈折率と合致させられるように選択す
ることができる。次いで、粗面は、その上に液体Ｂの超平滑層を形成するように浸潤させることができる。ある実施形態では、液体Ｂの任意の損失を補充することができる貯留部を提供することができる（例えば、図９Ｂおよび９Ｃ、ならびに図１０の設計Ａ１〜Ａ８、Ｂ１〜Ｂ８、およびＣ１〜Ｃ８を参照）。
【０２６１】
そのような用途にとって特に重要であり得る追加の基準は、可視光および近赤外線範囲両方の光透過性、低い氷点、最小限化された蒸発速度、増進された撥液／氷性のための最適化された粘度、および剪断抵抗を含む。したがって、液体Ｂおよび粗面は、これらの特性の全てまたは最適化された組み合わせを提供するように選択することができる。
【０２６２】
ある実施形態では、粗面は、フッ素シラン化ガラスから選択することができ、液体Ｂは、ペルフルオロトリ−ｎ−ペンチルアミン／ポリフルオロポリエステルから選択することができる。
【０２６３】
ロボット内視鏡
ＳＬＩＰＳを利用することができる、１つの特定の用途は、ロボット内視鏡を含む。例えば、ＳＬＩＰＳは、動作中の複合生物学的流体、物質、細胞、組織の付着を防止するように、光学構成要素上に適用することができる。
【０２６４】
ある実施形態では、内視鏡の先端は、多孔質表面（すなわち、粗面）を提供するようにパターン化することができる。次いで、血液、細胞、組織、および同等物等の汚染物質を撥ねることができる液体Ｂを選択することができる。加えて、液体Ｂは、液体Ｂの屈折率が、内視鏡の先端の屈折率と合致させられるように選択することができる。次いで、粗面は、その上に液体Ｂの超平滑層を形成するように浸潤させることができる。ある実施形態では、液体Ｂの任意の損失を補充することができる貯留部を提供することができる（例えば、図９Ｂおよび９Ｃ、ならびに図１０の設計Ａ１〜Ａ８、Ｂ１〜Ｂ８、およびＣ１〜Ｃ８を参照）。
【０２６５】
そのような用途にとって特に重要であり得る追加の基準は、生物学的適合性、光透過性、剪断抵抗、および自己修復を含む。したがって、液体Ｂおよび粗面は、これらの特性の全てまたは最適化された組み合わせを提供するように選択することができる。
【０２６６】
ある実施形態では、粗面は、フッ素シラン化ガラスから選択することができ、液体Ｂは、ペルフルオロデカリンから選択することができる。ある実施形態では、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）／ペルフルオロデカリン等の粗面／液体Ｂの組み合わせも選択することができる。さらなる実施例は、ポリジメチルシロキサン等の粗面化されたシリコーンエラストマーを含み、液体Ｂは、液体ポリジメチルシロキサンから選択することができる。
【０２６７】
廃水処理用の防汚膜フィルタ
ＳＬＩＰＳを利用することができる、別の用途は、廃水処理用の膜フィルタを含む。例えば、ＳＬＩＰＳは、廃水中の破片、生物膜、鉱物堆積の付着を防止するように、膜フィルタの表面上に適用することができる。
【０２６８】
ある実施形態では、膜フィルタは、多孔質表面（すなわち、粗面）を提供するようにパターン化することができる。次いで、鉱物堆積、生物膜、および同等物等の汚染物質を撥ねることができる液体Ｂを選択することができる。粗面は、その上に液体Ｂの超平滑層を形成するように浸潤させることができる。ある実施形態では、液体Ｂの任意の損失を補充することができる貯留部を提供することができる（例えば、図９Ｂおよび９Ｃ、ならびに図１０の設計Ａ１〜Ａ８、Ｂ１〜Ｂ８、およびＣ１〜Ｃ８を参照）。
【０２６９】
そのような用途にとって特に重要であり得る追加の基準は、生物学的適合性、熱抵抗性、剪断抵抗、および自己修復を含む。したがって、液体Ｂおよび粗面は、これらの特性の全てまたは最適化された組み合わせを提供するように選択することができる。
【０２７０】
ある実施形態では、粗面は、フッ素シラン化ポリマーから選択することができ、液体Ｂは、ペルフルオロポリエーテルから選択することができる。ある実施形態では、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）／ペルフルオロポリエーテル等の粗面／液体Ｂの組み合わせも選択することができる。さらなる実施例は、ポリジメチルシロキサン等の粗面化されたシリコーンエラストマーを含み、液体Ｂは、液体ポリジメチルシロキサンから選択することができ、ならびに粗面化されたポリプロピレンおよび液体Ｂを、液体ポリジメチルシロキサンまたはペルフルオロポリエーテルとして選択することができる。
【０２７１】
調理器具、食品貯蔵、または日常消耗品用のボトル／コンテナ
ＳＬＩＰＳを利用することができる、さらに別の用途は、調理器具、またはケチャップ等の食品貯蔵あるいは洗剤、シャンプー、および同等物等の日常消耗品用のボトル／コンテナ用の易滑性被覆を含む。例えば、ＳＬＩＰＳは、易滑性を増進して、ボトル／コンテナ内の流体を完全に除去するように、ボトル／コンテナの内部上に適用することができる。
【０２７２】
ある実施形態では、ボトルの内部は、多孔質表面（すなわち、粗面）を提供するようにパターン化することができる。次いで、ケチャップ、洗剤、シャンプー、および同等物等の食品／日常消耗品を撥ねることができる液体Ｂを選択することができる。次いで、粗面は、その上に液体Ｂの超平滑層を形成するように浸潤させることができる。ある実施形態では、液体Ｂの任意の損失を補充することができる貯留部を提供することができる（例えば、図９Ｂおよび９Ｃ、ならびに図１０の設計Ａ１〜Ａ８、Ｂ１〜Ｂ８、およびＣ１〜Ｃ８を参照）。
【０２７３】
ある実施形態では、ボトルの内部は平滑であり得る。この場合、均一な被覆を形成するように、高い化学親和性の液体Ｂを表面上に適用することができる。
【０２７４】
そのような用途にとって特に重要であり得る追加の基準は、生物学的適合性、耐熱性、剪断抵抗、および自己修復を含む。したがって、液体Ｂおよび粗面／平滑な表面は、これらの特性の全てまたは最適化された組み合わせを提供するように選択することができる。
【０２７５】
ある実施形態では、粗面は、フッ素シラン化プラスチックから選択することができ、液体Ｂは、ペルフルオロデカリン／ペルフルオロポリエーテルから選択することができる。ある実施形態では、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）／ペルフルオロデカリン等の粗面／液体Ｂの組み合わせも選択することができる。さらなる実施例は、ポリジメチルシロキサンまたは粗面化されたポリプロピレン等の粗面化されたシリコーンエラストマーを含み、液体Ｂは、液体ポリジメチルシロキサンまたはペルフルオロポリエーテルとして選択することができる。
【実施例】
【０２７６】
【実施例１】
【０２７７】
液体Ｂとしてペルフルオロ液体ＦＣ−７０（ペルフルオロトリ−ｎ−ペンチルアミン、γＬＶ＝１７．１±０．３ｍＮ／ｍ）、および粗面として−ＣＦ３の末端官能基で化学的に官能化されるエポキシ樹脂でできているナノ構造化表面を使用して、並外れた圧力安定
性、光透過性、および自己修復特性を伴う易滑性表面が形成された。
【０２７８】
約３００ｎｍの特徴サイズ、５００ｎｍ〜８μｍの特徴の高さ、および０．９〜２μｍの特徴のピッチを伴う円柱の正方配列から成る、製造された表面は、水等の高い表面張力の液体（約７２．８ｍＮ／ｍ）からペンタン等の非常に低い表面張力の液体（約１７．２ｍＮ／ｍ）まで、種々の試験液体（アルカン、ＣｎＨ２ｎ＋２、式中、ｎ＝５〜１６、ヘキサンからヘキサデカン、エチレングリコール、および水まで）への優れた撥液性を示した。図１６Ａに示されるように、これらの液体の測定された接触角ヒステリシスは、５°未満の滑落角度を伴って、２．５°未満であった
【０２７９】
易滑性表面の撥液性は、表面テクスチャの幾何学形状に非感応性である。図１６Ｂに示されるように、接触角ヒステリシスは、液体Ｂの厚さが、ほぼナノ構造化柱の高さである約５μｍよりも大きいときに、約２．５°未満のままである。
【０２８０】
加えて、表面は、低表面張力液体の垂直衝撃の５０００Ｐａの最小圧力差に耐えることができる、非常に高い圧力安定性を示した。官能性液体層が非常に高い凝固圧力（すなわち、約ＧＰａ）を有するため、そのような表面の動作圧力は、我々の現在の試験圧力範囲よりもはるかに高いことが期待される（すなわち、約５０００〜１００００Ｐａまたはそれ以上の圧力差）。実施例３で実証されるように、易滑性表面の動作圧力は、３Ｄ多孔質固体材料を使用して、６．８×１０７Ｐａと同じくらい高くなり得る。図８に示されるように、表面は、液体衝撃後に、その優れた撥液性を維持することができる。測定された圧力安定性は、現在の最先端技術よりも少なくとも２桁高い（例えば、Ａ．  Ｔｕｔｅｊａ，  Ｗ．  Ｃｈｏｉ，  Ｊ．  Ｍ．  Ｍａｂｒｙ，  Ｇ．  Ｈ．  ＭｃＫｉｎｌｅｙ，  ａｎｄ  Ｒ．  Ｅ．  Ｃｏｈｅｎ，  Ｐｒｏｃ．  Ｎａｔｌ．  Ａｃａｄ．  Ｓｃｉ．  ＵＳＡ  １０５，１８２００  （２００８）、Ｔ．  Ｐ．  Ｎ．  Ｎｇｕｙｅｎ，  Ｐ．Ｂｒｕｎｅｔ，  Ｙ．  Ｃｏｆｆｎｉｅｒ，  ａｎｄ  Ｒ．  Ｂｏｕｋｈｅｒｒｏｕｂ，
Ｌａｎｇｍｕｉｒ  ２６，１８３６９（２０１０）を参照）。
【０２８１】
また、官能性液体層の液体Ｂは、現在の最先端技術の自己修復撥水面（例えば、数時間）よりも約４桁速い、約１００ｍｓから１ｓ以内に自己修復することができる（図１３Ａ参照）（例えば、Ｙ．  Ｌｉ，  Ｌ．  Ｌｉ，  ａｎｄ  Ｊ．  Ｓｕｎｇ，  Ａｎｇｅｗ．  Ｃｈｅｍ．  ４９，６１２９（２０１０）を参照）。この固有の自己修復性質により、表面は、鋭い物体によって誘発される決定的損傷後でさえも易滑性性質を回復させることができる（図１３Ｂ参照）。
【０２８２】
加えて、官能性液体層の液体Ｂの存在は、それらの光透過性質を増進するように、任意の粗固体基質への傷つきにくい光屈折率合致としての機能を果たすことができる。例えば、ナノ構造化表面が、屈折率ｎｌｉｑｕｉｄが固体材料の屈折率ｎｓｏｌｉｄと合致する液体で湿潤させられるとき、固体の光透過性は、大幅に増進させられるであろう（すなわち、これら２つの異なる材料が光学的に同一であると考えられる）。例えば、図１４Ｂは、その上に「ＨＡＲＶＡＲＤ」が書かれ、その上に複数のナノ構造が配置された、そのような基質を示す。ナノ構造化粗面により、文字「ＨＡＲＶＡＲＤ」は、上から見たときに曖昧である。しかしながら、ナノ構造化粗面上に屈折率が合致する注入液体Ｂを配置することによって、文字「ＨＡＲＶＡＲＤ」は、はるかに容易に視認可能となる（図１４Ａ参照）。この性質は、環境条件を検出するために、光透過性で破片を含まない光学窓が、適正な光学信号伝達にとって重要であり得る、地下石油抽出にとって特に重要であってもよい。表面テクスチャの存在によって誘発される強い光回折および散乱により、透明な構造化表面の使用は、単独では高い光透過性を達成できないことに留意することが重要である。示されるように、ナノ構造化エポキシ樹脂（すなわち、ｎｓｏｌｉｄ＝１．５１９）およびＦＣ−７０（すなわち、ｎｌｉｑｕｉｄ＝１．３０３）が、それぞれ、固体基質およ
び液体Ｂとして使用された場合、可視光スペクトルでの（すなわち、４００ｎｍから７００ｎｍの波長を伴う）液体が易滑性表面を通した光透過率は、空気の光透過率と比較して約８０％である。易滑性表面の光透過率は、表面テクスチャの幾何学形状（例えば、細孔サイズ、または構造のピッチ）を改変することによって、調節可能にされてもよい。
【０２８３】
また、好適な固体多孔質材料（例えば、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）膜）および液体Ｂ（例えば、ｆｌｕｏｒｉｎｅｒｔ、ＦＣ−７０）を選択することによって、光屈折率合致の概念に基づき、近赤外線範囲（例えば、８００ｎｍから２．４μｍ）での増進された光透過性（すなわち、＞８０％）を達成することができる（図１５Ａ〜１５Ｃ）。図１５Ａは、温度制御されたプレートの上に配置された金属ブロック「Ｈ」（左）、「Ｈ」が赤外線波長で可視的ではない、乾燥多孔質膜が「Ｈ」上に配置された（中央）、および「Ｈ」が赤外線波長で可視的である、ペルフルオロ液体で湿潤させられた多孔質膜が「Ｈ」上に配置された（右）、金属ブロックを概略的に示す。
【０２８４】
図１５Ｂおよび１５Ｃは、実際に、５０℃および−２０℃では、乾燥多孔質膜が「Ｈ」の検出を可能にしないが、乾燥多孔質膜がペルフルオロ液体で湿潤されたときに近赤外線波長（８００ｎｍを上回る）での「Ｈ」の検出が実際に可能になることを確認する。これらの結果は、近赤外線範囲での易滑性表面の高い光透過性を実証する。
【０２８５】
光透過の量は、多孔質固体の物理的幾何学形状／多孔性、ならびに固体基質の厚さを調節することによって、調整可能にすることができる。そのような易滑性表面は、赤外線撮像、太陽電池パネル、および同等物用の自浄式光学窓として使用することができる。
【実施例２】
【０２８６】
易滑性表面の並外れた圧力安定性は、ペルフルオロ液体が浸潤したＴｅｆｌｏｎ（登録商標）多孔質膜の使用により実証される。これを実証するために、２μＬのデカンが、１．５μＬのＤｕＰｏｎｔ  Ｋｒｙｔｏｘ  １０３を浸潤した５ｍｍ×５ｍｍのＴｅｆｌｏｎ（登録商標）多孔質膜（Ｓｔｅｒｌｉｔｅｃｈ、２００ｎｍ細孔サイズ、非積層）上に配置され、膜は、高圧チャンバの中へのサンプル移送のために特注金属プラットフォーム上に貼り付けられた。高圧セルの動作中、加圧窒素ガスが、圧力監視のための較正圧力計に接続されたステンレス鋼チャンバの中へ注入された。圧力変化率がプロセス中に監視された。いったん標的圧力に達すると、液滴が摺動し始めるまで、水平に対してチャンバを傾転させることによって、デカン液滴の摺動角が測定された。
【０２８７】
デカン液滴の摺動角は、約６．８×１０７Ｐａ（約６８０大気圧）の加圧環境下でさえも＜５°であることが観察された。これはさらに、表面の撥液性を非常に高い圧力条件下で維持できることを示す。この実施例で説明される高い圧力安定性および実施例１で説明される光透過性特徴を、ある用途のために、必要なときに組み合わせることができる。
【実施例３】
【０２８８】
非平面的な表面を覆って／表面上に易滑性表面を形成できることを実証するために、ｆｌｕｏｒｉｎｅｒｔ、ＦＣ−７０で湿潤させられたＴｅｆｌｏｎ（登録商標）膜を、湾曲アルミニウム表面上に貼り付けた。２つの対照表面が比較に使用され、一方は、非平面的な裸のアルミニウム表面であり、他方は、非平面的なアルミニウム表面上に貼り付けられたｆｌｕｏｒｉｎｅｒｔを伴わないＴｅｆｌｏｎ（登録商標）膜であった。それらの撥液性能を検証するように、原油（すなわち、パラフィン基超軽質原油）の液滴をこれらの表面上に適用した。
【０２８９】
図１９Ａ〜１９Ｂは、アルミニウムおよびＴｅｆｌｏｎ（登録商標）被覆アルミニウムと比較した、原油（すなわち、パラフィン基軽質原油）に対する本開示の易滑性表面の優
れた撥油性を実証する画像である。示されるように、原油が、易滑性表面を汚れずきれいなままにして、完全に滑落する一方で、油は、黒い染みを残して、裸のアルミニウム表面およびＴｅｆｌｏｎ（登録商標）被覆アルミニウム表面の両方に付着する。
【実施例４】
【０２９０】
本開示の表面の易滑性性質により、表面は、はるかに低減させられたエネルギー入力で固化流体（すなわち、氷／霜）を除去するために利用することができる。具体的には、特徴的サイズよりも大きい固体Ａは、重力によって液体Ｂの傾斜表面から滑落することができる。例えば、物体Ａが水であり、液体ＢがＦＣ−７０である場合において、氷の特徴的サイズが水の毛細管長の約３倍である（すなわち、室内条件で約２ｍｍ）ときに、その氷点付近で形成された固化水は、＞７０°の傾斜角でＦＣ−７０から滑落することができる（図１７）。図１７Ａ〜１７Ｃは、本開示の表面と平坦なエポキシ表面との間の氷の易滑性挙動の比較を示す。図１７Ｄ〜１７Ｆは、本開示の表面とナノ構造化表面との間の氷の易滑性挙動の比較を示す。シナリオの両方では、氷が、平坦なエポキシおよびナノ構造化表面の両方の上で固定された一方で、氷は、＞７０°で基質を傾転させることによって本開示の表面から摺動することができる。また、本開示の表面が、透明で、いかなる曇りも呈しない一方で、他の平坦なエポキシおよびナノ構造化表面は、曇っており、光学的に拡散する。
【０２９１】
加えて、超平滑液体Ｂ表面は、基質表面と垂直な面での固体Ａとのその付着を低減させる（図１８）。例えば、ＦＣ−７０等の液体Ｂの表面上で、その氷点付近にて形成される、氷等の固体Ａの推定付着強度は、約０．５ｋＰａである。そのような低い付着強度は、平面（例えば、Ａｄａｍ  Ｊ．  Ｍｅｕｌｅｒ，  Ｊ．  Ｄａｖｉｄ  Ｓｍｉｔｈ，  Ｋｒｉｐａ  Ｋ．  Ｖａｒａｎａｓｉ，  Ｊｏｓｅｐｈ  Ｍ．  Ｍａｂｒｙ，  Ｇａｒｅｔｈ  Ｈ．  ＭｃＫｉｎｌｅｙ，  ａｎｄ  Ｒｏｂｅｒｔ  Ｅ．  Ｃｏｈｅｎ，  ＡＣＳ  Ａｐｐｌ．  Ｍａｔｅｒ．  ２，３１００（２０１０））および超疎水性表面（例えば、Ｋｒｉｐａ  Ｋ．  Ｖａｒａｎａｓｉ，  Ｔａｏ  Ｄｅｎｇ，  Ｊ．  Ｄａｖｉｄ  Ｓｍｉｔｈ，  Ｍｉｎｇ  Ｈｓｕ，  Ｎｉｔｉｎ  Ｂｈａｔｅ，  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｌｅｔｔ．  ９７，２３４１０２（２０１０））上の凍着に関する文献で報告された強度より少なくとも２桁低い。
【０２９２】
また、液体が易滑性表面は、低湿度条件下で平面および超疎水性表面よりも低い温度にて霧および霜形成に対する抵抗を示す。例えば、約２４℃にて約２０％相対湿度の室内条件下で、極度に冷却された液体が易滑性表面（すなわち、固体＝エポキシ樹脂、液体Ｂ＝ＦＣ−７０）が、表面の少なくとも９０％で約−１０℃にて霧および霜を含まないままである一方で、シラン化エポキシ平面および超疎水性表面は、−５℃にて霧および霜で完全に装飾された。
【０２９３】
さらに、液体易滑性表面は平面および超疎水性表面よりも低い温度にて完全に除霜され、かつ霜形成・除霜サイクル後にその易滑性機能を完全に回復させることができる。例えば、約２４℃にて約２０％相対湿度の室内条件下で、−２０℃から５℃まで基質温度を加熱しながら、垂直位置で表面を保持することによって、極度に冷却された液体易滑性表面を完全に除霜することができる一方で、シラン化エポキシ平面および超疎水性表面は、これらの条件下で依然として完全に霜で覆われていた。他の表面と比較した、液体易滑性表面における高い除霜効率は、除霜サイクル後に液体易滑性機能が回復させられ、それにより、液体易滑性表面上の水凝縮物を撥ねるという事実に起因し得る。逆に、除霜サイクル後の超疎水性表面は、その撥水機能を失い、液体が易滑性表面と比較して、その除霜効率を低減させる。後者で、完全または部分的にさえも融解した液滴は、穏やかな撹拌時に、または空気流を受けると、瞬時に表面から完全に滑り落ち、したがって、除霜サイクルにおける必要時間およびエネルギー入力を低減させる。
【実施例５】
【０２９４】
不規則な表面上にＳＬＩＰＳが形成される可能性をさらに実証するために、概して、冷蔵庫システム内のコイル材料として使用される、Ａｌ  １１００合金が、冷蔵庫のコイルから切り取られ、次いで、超音波浴の中のアセトンで１５分間清掃された。図２０Ａは、Ａｌ  １１００合金表面のＳＥＭ画像を示す。
【０２９５】
この実施例では「第１の層」と呼ばれる、単一の層（図２０Ｂ参照）の中に一次および二次構造の両方を提供する条件下で、ポリピロールの電気化学堆積が実行された。第１の層を堆積させるために、脱イオン水中の０．１Ｍピロール、０．１Ｍドデシルベンゼンスルホン酸、およびナトリウム塩（ＳＤＢＳ）を含有する、電着浴が調製された。ピロールは、アルミナカラムを通して濾過することによって精製され、即時に使用された。ＳＤＢＳのｐＨが塩基性である場合、堆積がＡｌ  １１００合金上で非常に遅く、かつ不均一になることが認識されたため、０．１Ｍ  ＳＤＢＳのｐＨは、わずかに酸性（ｐＨ約６．５２）にされた。
【０２９６】
標準の３電極構成が、ポテンショスタットを使用した電着に使用された。銀／塩化銀（ＮａＣｌで飽和した）基準電極が使用された。広い表面積の白金電極（１０ｃｍ×１０ｃｍ、１００メッシュ）が、対電極として使用された。均一な被覆を達成するために、高表面積対電極を有することが重要である。また、均一な堆積のために、堆積浴を常に撹拌させることも重要である。他の種類の対電極（例えば、白金めっきチタンメッシュ）が対電極として使用されてもよい。対電極および基準電極が主要堆積浴から分離される必要がある場合、塩橋も使用されてもよい。
【０２９７】
清掃された基質が、堆積浴の中に浸漬された。Ａｌ基質を１０分間浸した後、Ａｇ／ＡｇＣｌに対して０．９〜１．０Ｖの一定電位を０〜６００秒間印加すること（すなわち、クロノアンペロメトリ）によって、電着が行われた。第１の層の電着後、基質は、脱イオン水で洗い流され、吹き込み空気によって乾燥させられた。
【０２９８】
対電極は、コンテナの湾曲に沿って垂直に配置された。基質が垂直に配置されたとき、対電極に対面する表面上で、次いで、裏面で、堆積が行われた。基質が水平に配置されたとき、底面上で、次いで、頂面上で、堆積が行われた。
【０２９９】
図２０Ｂは、第１の層のＳＥＭ画像を示す。示されるように、堆積させられた第１の層は、段差表面（一次構造）のうちのそれぞれの上の複数の微細スケール突出とともに、複数の段差（二次構造）を含む。したがって、適切な電着条件を選択することによって、一次および二次構造の両方が同時に堆積させられた。
【０３００】
第２の電気化学堆積が、実行された。第２の電着浴は、脱イオン水中の０．２Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ＝６〜７）、０．０１〜０．１Ｍ過塩素酸塩（例えば、ＬｉＣｌＯ４）溶液、および０．０８〜０．１Ｍピロールを含有した。使用前に、窒素が溶液を通して発泡させられた。場合によっては、追加のテンプレート作用物質が追加された（例えば、可溶性デンプン、ヘパリン、ポリスチレンスルホン等）。
【０３０１】
ピロール単量体が酸化および重合できる前に、アノード（作業電極）におけるアルミニウムが酸化させられると、第２の電着浴を使用した、直接的にＡｌ  １１００表面上の堆積が機能しなかったことに留意されたい。酸化アルミニウム（アルミニウムイオン）は、リン酸アニオンと反応する傾向があり、Ａｌ電極の表面上の白色沈降塩につながる。しかしながら、上記で説明される第１の層を有するＡｌ  １１００に対する同一条件を使用して電着を実行すると、第１の層上にナノフィブリルを形成するように、ポリピロールの第
２の層の堆積が成功した。図６Ｂは、第１の層上に形成されたポリピロールナノフィブリルのＳＥＭ画像を示す。
【０３０２】
ピロール単量体の濃度が第２浴の中で０．１２Ｍまで増加させられた場合、ナノ繊維のより低い密度とともに、円環形状の形態が形成される。また、図２０Ｄに示されるように、複数の微細スケール突出も存在する。したがって、本技法は、一次、二次、三次構造を全て単一のプロセスで形成できることを例証する。
【０３０３】
小さいバイアルの中に配置された数滴のヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチルトリクロロシランを伴う減圧デシケータの中にサンプルを２４時間以上配置することによって、全てのサンプルがフッ素化された。
【実施例６】
【０３０４】
天然および合成接着剤の付着に抵抗する粘着防止表面は、害虫駆除から軍事防御まで広い技術的関連を有する。表面間の付着は、界面における分子相互作用間の相互関係である、界面エネルギーの関数である。基本的に、液体・固体界面間の付着エネルギー（約Ｏ（１０ｍＪ／ｍ２）は、固体・固体界面の付着エネルギー（約Ｏ（１００〜１０００ｍＪ／ｍ２）より約１〜２桁低い。加えて、液体表面は、本質的に移動性であり（すなわち、表面分子が自由に移動できる）、したがって、我々の易滑性表面上の液体Ｂの存在は、多種多様な天然および合成接着剤に対して大きく低減させられた付着をもたらす。
【０３０５】
本方法に従って生成される易滑性表面は、他の既存の表面と比較して、Ｓｃｏｔｃｈ（登録商標）テープ等の合成乾燥接着剤への付着を大きく低減させている（図２２）。固体Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）表面が高度に付着防止性であることが知られているが、その粘着防止性能は、依然として、本方法に従って生成される易滑性表面より劣っていることに留意することが重要である。加えて、本方法に従って生成される易滑性表面は、他の既存の表面と比較して、Ｋｒａｚｙ糊（シアノアクリレートベースの接着剤）および２部エポキシ糊等の合成液体接着剤への高度粘着防止性質を呈する。
【０３０６】
本方法に従って生成される易滑性表面はまた、水中環境で動作し、エポキシパテ等の市販の水中接着剤への低い付着を特色とすることができる（図２３）。
【実施例７】
【０３０７】
害虫駆除のための一般的な実践は、主に、殺虫剤等の化学物質の使用に焦点を合わせてきた。これらの方法は、ほとんどのシナリオで効果的であることが証明されているが、これらの化学物質は、それらの毒性により、環境および人間の健康に悪影響をもたらし得る。結果として、屋内または屋外インフラストラクチャの中への昆虫（例えば、ゴキブリ、ヒアリ）の侵入を防止することができる、効果的で環境に優しい物理的方法が極めて望ましい。害虫駆除のための現在の物理的方法のうちのいくつかは、昆虫を固定化するための粘着表面の使用（例えば、米国特許出願第２００４／０２４４７０３号、米国特許出願第２００６／０１８５２２４  Ａ１号を参照）、昆虫の侵入を防止するための高密度高分子ジオテキスタイルの使用（例えば、米国特許出願第２００３／０１６６３７２号を参照）、飛んでいるまたは這っている昆虫を捕獲するための静電気を帯びた表面の使用（例えば、米国特許第６，０４１，５４３号を参照）、高電圧源に向かって昆虫を引き付けるための近紫外線を利用する配電網トラップの使用（例えば、米国特許第３，４９１，４７８号を参照）、および昆虫が中央開口部を伴う円蓋状ガラス内に捕獲される、ビクトリアンハエ取り器等の「出口がないトラップ」の使用を含む。
【０３０８】
本開示は、屋内／屋外インラフストラクチャの表面に適用されたときに、捕獲する、飛んでいるまたは這っている昆虫の侵入を防止するための効果的な物理的手段を提示する。
本方法に従って生成される易滑性表面は、平滑表面上の付着のために天然油性接着剤を使用する、アリ等の昆虫を撥ねる。図２４は、オオアリに対する易滑性表面の粘着防止性質を実証する一連の画像である。アリは、典型的には、表面に登るために、天然接着剤の分泌ならびに機械的鉤爪を利用するが、アリは、易滑性表面につかまって登ることができない。画像はさらに、易滑性表面から容易に滑り落ちる、粘性のある粘着流体（すなわち、果物のジャム）を含む。
【実施例８】
【０３０９】
水性または油性スプレー塗料に対する湿潤防止および粘着防止挙動を示す表面は、莫大な商業的価値を有する。例えば、世界中のインフラストラクチャから落書きを拭き取るために、＄２６億以上が年間費やされていることが推定される。耐液性被覆のための従来のロータス効果ベースのアプローチは、特に、油性塗料について、液体スプレー塗料に対して限定された有効性を有する。これの根本的な理由は、スプレー塗料が、固体テクスチャ間に閉じ込められたエアポケットに容易に浸透できる非常に細かい液滴（すなわち、平均液滴サイズ≦５００μｍ）から成ることである。加えて、油性スプレー塗料は、固体湿潤性を増進する傾向がある、非常に低い表面張力（γＬＶ≦２５ｍＮ／ｍ）での液体／蒸気の混合物から成り、これらの液体を撥ねるというタスクを極めて困難にする。この目的を達成するために、新しい撥液性技術が、落書防止対策に極めて不可欠である。
【０３１０】
基本的に、撥液性は、液滴の接触角ヒステリシス（ＣＡＨ）によって決定付けられる。ＣＡＨは、それぞれ、前進接触角θＡおよび後退接触角θＲによって表されるように、表面の液体接触角の上限と下限との間の差として定義される（すなわち、Δθ＝θＡ−θＲ）。液滴（例えば、一滴の塗料）が傾斜面上に配置されたとき、液滴の移動性は、ｍおよびｗが、それぞれ、液滴の質量および幅であり、ｇが、重力であり、γＬＶが、液体表面張力であり、αが、液滴の傾斜角である、ＦＲ＝ｗγＬＶ（ｃｏｓθＲ−ｃｏｓθＡ）＝ＦＧ＝ｍｇｓｉｎαとして定量的に表すことができる、ＣＡＨによって誘発される液滴の重力ＦＧと保持力ＦＲとの間の平衡によって判定される。表面から滑落または転落する液滴の能力をもたらす、表面の撥液性を増進するために（すなわち、小さいα）、ＣＡＨは、最小限化され、理想的にはゼロに近づく必要がある（すなわち、
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）。ＣＡＨの起源が、表面の物理的粗度または化学的不均質の部位での液体の固定に起因するため、これらのアーチファクトを含まない表面を作成することが、ＣＡＨを最小限化し、それにより、極度の撥液性につながることへの手掛かりである。
【０３１１】
本方法に従って生成される易滑性表面は、広範囲の表面張力を伴う液体に対して非常に低いＣＡＨ（すなわち、Δθ≦２．５°）を有する。表面は、低い摺動角（すなわち、α≦５°）で液滴（体積≧２μＬ）を除去することが可能である。低表面張力液体（すなわち、γＬＶ≦２５ｍＮ／ｍ）に対する表面の推定保持力は、約５μＬの液体体積について０．８３±０．２２μΝである。そのような低い保持力は、類似液体体積での現在の最先端技術の疎水油性表面よりほぼ１桁低い。これらの性能に基づいて、表面上で保持することができる液滴の最大サイズは、低表面張力液体に対する任意の合成撥液性表面よりかなり小さい、≦５００μｍである。易滑性表面上で市販の油性スプレー塗料（例えば、プロパン、ブタン、ナフサ、トルエン、エチルベンゼン、キシレン、アセトン、メチルイソブチルケトン、および二酸化チタンの混合物から成る、Ｋｒｙｌｏｎ（登録商標）Ｆｕｓｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｐｌａｓｔｉｃ（登録商標））を使用して行われた実験は、約５００μｍより大きい液滴が表面から滑落した（図２５）一方で、ロータス効果ベースの表面は、油性塗料を撥ねることができず、均一に被覆されたことを実証した。易滑性表面上に残された微小残留塗料液滴（すなわち、≦５００μｍ）は、表面を汚れのないきれいな状態にす
る、市販の有機溶剤／洗浄剤によって容易に除去することができる。
【実施例９】
【０３１２】
ＳＬＩＰＳは、表面から粒子を回収して除去する多種多様な流体を使用して、自己洗浄を可能にすることによって、広範囲の粒子状汚染物質から表面を保護するのに役立つことができる。ペルフルオロ流体およびフッ素化基質から成るＳＬＩＰＳについては、自己洗浄を通して、従来の流体（例えば、水またはエタノール）によって、炭素ベースの粒子（例えば、炭塵）またはシリカベースの粒子（例えば、砂）等の一般的な塵埃粒子を除去することができる（図２６）。
【０３１３】
ある種類の液体Ｂによって湿潤されることを好む塵埃粒子は、除去し難くあり得る。これらの微粒子が湿潤させられて液体Ｂに粘着する一方で、微粒子は、液体Ｂによって完全に上塗りすることができ、結果として、これらの粒子が、基質の「粗度」および「多孔性」のみに寄与し、任意の非混合性異質液体（液体Ａ）が上塗り液体Ｂ層の上で「浮遊」することができるように液体Ｂによって吸い上げられる際に、表面の湿潤性質は影響を受けないままとなる。
【実施例１０】
【０３１４】
機械的または（電気）化学的方法によって、アルミニウム表面をＳＬＩＰＳで使用するために粗面化することができ、その後に、反応性ポリフッ化長鎖試薬を使用した化学修飾が続く。
【０３１５】
Ａｌ合金
その後に化学修飾が続く、機械的または（電気）化学的方法による表面の粗面化を実証するために、アルミニウム合金５０５２、６０６１−Ｔ６、および２０２４が使用された。これらの合金の典型的な化学組成が、表５に示される。
【表５】
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【０３１６】
ビードブラスティング
ＳＬＩＰＳサンプルが合金から調製された。サンプル１、および第１の対照（「対照＃１」）は、Ａｌ  ５０５２でできていた。サンプル２、３、４は、Ａｌ  ２０２４でできていた。サンプル５、５−１、および第２の対照（「対照＃５」）は、Ａｌ  ６０６１−Ｔ６でできていた。サンプルは、表６に示されるようにビードブラスティングを受けた。ビードブラスティングおよび外形測定で使用されたアルミニウムサンプルのサイズは、２”Ｗ×２”Ｈであった。さらなる表面処理のために、アルミニウムサンプルは、１”Ｗ×２”Ｈプレートを生成するように半分に切断された。
【表６】
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【０３１７】
粗度測定
アセトン中で５分間超音波分解され、窒素気流の中で送風乾燥させられることによって、サンプルが表面粗度測定のために調製された。次いで、表面形状測定装置Ｖｅｅｃｏ  Ｄｅｋｔａｋ  ６Ｍを使用して、アルミニウム合金サンプルの粗度が測定された。測定が行われた条件は、以下の通りである。
粗度標準：ＡＮＳＩ  Ｂ４６．１
スタイラス半径：１２．５ｕｍ
走査長：２０００μｍ＝２ｍｍ
Ｎｕｍ  Ｐｔｓ：６０００
測定範囲：２６２０ｋÅ＝２６２μｍ
スタイラス力：１５ｍｇ
測定数：２／サンプル
場所１：中心
場所２：中心および縁から１／２距離
【０３１８】
ブラストされていない対照を含む、サンプルの粗度および波形データが、表７に示される。
【表７】
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【０３１９】
表７から分かるように、ビードブラスティング後、サンプルは、Ｒａ１．３５μｍから３．４μｍに及ぶ粗度の程度を呈した。同一方法で同一材料から調製された、サンプル５および６の粗度は、期待通り非常に類似していた。ブラストされていない対照は、ビードブラストされたサンプルより粗度が約１桁少なかった。全て同一のＡｌ合金２０２４でできているサンプル２、３、４は、サンプル２からサンプル４まで減少したＢａｌｌｏｔｉｎｉガラスビードサイズを使用して、同様に処理された。この一連のサンプル内で、粗度および波形は、サンプル２からサンプル４まで単調に減少させられる、同一パターンに従った。ビードブラストされたサンプル１、５、６の波形もまた、それぞれの対照、対照＃１および対照＃５と比較して増加した。
【０３２０】
ビードブラストされたサンプルの粗度および波形データに基づいて、修飾された表面は、サイズが１から４ミクロンに及ぶ微細構造を有することが示された。サンプルの粗度の差は、有意ではなかった。したがって、サンプル間の差は、ＳＬＩＰＳ表面を作成するために必要な化学表面処理ステップでのそれらの性能に現れ得ることが仮定された。サンプル２〜４が作られたアルミニウム合金は、この合金をＫｒｙｔｏｘ  １５７ＦＳＨのカルボキシル官能性にあまり反応しなくさせる、有意量の銅を含有した。サンプル３および４（３時間）よりも長く（４時間）還流させられたサンプル２は、より高い接触角を呈し、２０２４等のあまり反応しないアルミニウム合金の官能化が起こるが、よりよく反応する合金（例えば、アルミニウム合金５０５２および６０６１）よりも遅い速度で起こることを示唆する。
【０３２１】
接触角測定
接触角測定が、室温で水平に保持された合金で行われた。ＣＡＭ１０１（ＫＳＶ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ＬＴＤ）機器およびＭｉｌｌｉｐｏｒｅ等級水が、測定を行うために使用された。表８で提示される、サンプルおよびブラストされていない対照の値は、測定された各場所の左、右、および平均角度に対するものである。サンプルごとに、１〜３の位置が、試験された。
【表８】
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【０３２２】
ａ）サンプル５および５−１は、個々のサンプルとして別々に表面処理された、同一のビードブラストされたプレートの半分であった。
【０３２３】
ｂ）還流後、サンプルは反応混合物中で室温にて一晩放置された。
【０３２４】
観察された接触角の範囲は、極めて広かった。サンプル１、５、および５−１等のいくつかのサンプルは、約１４０度の非常に高い接触角を示し（疎水性）、化学官能化が方程式（ｅ４）に従って起こったことを示した。サンプル２〜４は全て、ブラストされていない対照である対照＃１および対照＃５（平坦なＰＴＦＥ表面上の最大報告水接触角に近い、１１０°から１２０°の間の接触角を有した）の接触角よりもさらに低かった、場合によっては９０°未満（親水性）である、大幅に低い接触角を有した（Ｉｎａｚａｋｉ，  Ｓ．  ；Ｏｉｅ，  Ｔ．  ；Ｔａｋａｏｋａ，  Ｈ．，  “Ｓｕｒｆａｃｅ  ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｏｌｙ（ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）ｗｉｔｈ
ＡｒＦ  ｅｘｃｉｍｅｒ  ｌａｓｅｒ  ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ，”Ｊ．  Ｐｈｏｔｏｐｏｌｙｍ．  Ｓｃｉ．  Ｔｅｃｈｎｏｌ．  １９９４，７（２）：３８９−３９５、Ｌｉｎ，  Ｔ．−Ｋ．；  Ｗｕ，  Ｓ．−Ｊ．；  Ｐｅｎｇ，  Ｃ．−Ｋ．；  Ｙｅｈ，  Ｃ．−Ｈ．，“Ｓｕｒｆａｃｅ  ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｆｉｌｍｓ  ｂｙ  ｐｌａｓｍａ  ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ  ａｎｄ  ｇｒａｆｔ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｔｏ  ｉｍｐｒｏｖｅ  ｔｈｅｉｒ  ａｄｈｅｓｉｏｎ  ｔｏ  ｂｉｓｍａｌｅｉｍｉｄｅ，”Ｐｏｌｙｍ．
Ｉｎｔ．，  ２００９，５８（１）：４６−５３）を参照）。
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【０３２５】
期待通り、接触角データに基づいて、最高接触角を呈したサンプル１および５は、Ｆｌｕｏｒｉｎｅｒｔ  ＦＣ−７０が注入されたときに、極めて易滑性表面を生成した。これらの表面上に配置された水滴は、非常に低い傾斜角で、ほとんど抵抗を伴わずに摺動した。対照的に、低い接触角および欠陥を呈するサンプル（例えば、サンプル１）上に配置された水滴は、高い傾斜角でさえも、固定されて粗面に付着した。対照である、サンプル対照＃１および対照＃５は、極めて易滑性表面を生成したが、ＦＣ−７０の膜は、それらの平面にうまく付着しなかった。
【０３２６】
表面処理
連続的に、３０％Ｈ２Ｏ２、水、および無水エタノール中で３０分間、サンプルに超音波処理を受けさせることによって、対照サンプルを含む、サンプルの初期表面洗浄が行われた。次いで、サンプルは、１００℃にて３０分間オーブンで乾燥させられた。
【０３２７】
粗面化された清浄サンプル、ならびにそれぞれの対照は、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）ホルダの中で垂直に配置され、次いで、還流冷却器、熱電対、加熱マントル、および窒素雰囲気生成装置（発泡装置）を装備した５００ｍＬの３つ口フラスコの中へ配置された。フラスコは、ＨＦＥ−７１００中のＫｒｙｔｏｘ−１５７ＦＳＨの３ｍＭ溶液（３７０．５ｍＬで８．４６ｇ）で充填された。サンプルを表面処理するために使用された混合物は、３０％過酸化水素（Ａｑｕａ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ）、無水エタノール（Ｐｈａｒｍｃｏ）、ＨＦＥ−７１００（メチルノナフルオロブチルエーテル、３０〜５０％、およびメチルノナフルオロイソブチルエーテル、７０〜５０％、Ｍｉｌｌｅｒ  Ｓｔｅｐｈｅｎｓｏｎの混合物）、およびＫｒｙｔｏｘ  １５７  ＦＳＨ（カルボキシル末端ポリ（ヘキサフルオロプロピレンオキシド）、ＭＷ７０００〜７５００、Ｍｉｌｌｅｒ  Ｓｔｅｐｈｅｎｓｏｎ）であった。Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ等級の水が、洗浄に使用された。
【０３２８】
混合物は、図２７Ａおよび２７Ｂに示されるように、プレートを完全に覆った。混合物は、６０℃にて３時間、窒素下で還流させられ、その時間後、サンプルが除去され、４０ｍＬのＨＦＥ−７１００および４０ｍＬの無水エタノールで連続的に洗い流され、８０℃にて５５分間オーブンで乾燥させられた。サンプルは、一度に２つ処理され、溶液および洗浄は、後続のサンプルの処理で再利用された。それぞれ２つのサンプルを用いて合計４回行われた。
【０３２９】
水を用いたＳＬＩＰＳ試験
サンプル上に合計６０μＬ（約１３０ｍｇ）のＦＣ−７０を配置することによって、サンドブラストされた表面前処理アルミニウムクーポン（１×２インチ）、および表面前処理対照は、ＦＣ−７０（Ａｌｄｒｉｃｈ、ロット＃ＭＫＢＦ９４３１Ｖ）を注入された。ＦＣ−７０は、数分間拡散させられた。サンプル表面は、図２８に示されるように、極めて容易に湿潤させられ、平滑で光沢のある表面をもたらした。
【０３３０】
撥液性について処理されたサンプルの表面を試験するために、一滴の水（３０μＬ、Μｉｌｌｉｐｏｒｅ）が、アルミニウム表面上に配置され、表面が種々の方向に傾転させられている間に水の挙動が観察された。
【０３３１】
表面処理の欠陥が、いくつかのサンプルに意図的に導入された。欠陥は、いくつかのサンプルの中心に３０μＬの水滴を配置し、これらのサンプルを１００℃に設定されたオーブンの中に配置し、水をサンプル上で乾燥させ、したがって、Ｋｒｙｔｏｘ−１５７ＦＳＨ処理の完全性を乱すことによって、導入された。次いで、サンプルは、再びＦＣ−７０を注入され、欠陥のないサンプルに対する比較のために、摺動試験を受けた。
【０３３２】
水を用いた凍結試験
処理されたアルミニウムサンプルは、６０％相対湿度で−２℃に設定された冷却板上の湿度チャンバ内に配置された。未処理の平坦な対照＃１および未処理のサンドブラストされた対照＃５とともに、ＦＣ−７０が注入されたサンプル１および５は、湿度チャンバ内で冷却サイクルを受けた。サンプルは、視覚的に監視され、起こっている凝縮および凍結プロセスは、リアルタイムでビデオによって捕捉された。サンプル１（図２９Ａ〜Ｆ（ｉ））、未処理の平坦なアルミニウムクーポン（図２９Ａ〜Ｆ（ｉｉ））、および未処理のサンドブラストされたアルミニウムクーポン（図２９Ａ〜Ｆ（ｉｉｉ））の防氷挙動を示す、ビデオの静止画像が図２９で提示される。
【０３３３】
サンプル１および５は、凍結試験中に同様に挙動した。水の凝縮および後続の凍結の両方が、それぞれの対照と比較して、サンプル１および５で有意に遅延させられた。具体的には、凝縮および凍結は、約２０分遅延させられた。１０００秒で撮影されたビデオの静止画像である、図２９Ｂを参照すると、平坦な対照およびサンドブラストされた対照、ならびに３つのサンプルが静置した冷却板の上でさえも、有意な凝縮があった。対照的に、ＳＬＩＰＳ表面上では凝縮が形成しなかった（図２９Ｂ（ｉ）。図２９は、実施例１およびその対照を示す。２つの対照表面上の水が、約１３００から１８００秒後に完全に凍結した（図２９Ｃ（ｉｉ）、２９Ｃ（ｉｉｉ）、２９Ｄ（ｉｉ）、および２９Ｄ（ｉｉｉ））一方で、ＳＬＩＰＳ表面は、クーポンの縁で凝縮液滴を形成し始めたのみであった（図２９Ｃ（ｉ）および２９Ｄ（ｉ））。２２００秒で、冷却板自体と同様に、２つの対照が氷の厚い層で覆われた（図２９Ｅ（ｉｉ）および（ｉｉｉ））一方で、液滴がＳＬＩＰＳサンプル１上で可視的であった（図２９Ｅ（ｉ））。２６００〜２７００秒で、ＳＬＩＰＳサンプル１上の凝縮水が凍結した（図２９Ｆ（ｉ））。したがって、凝縮および凍結の開始（すなわち、液体Ａおよび材料Ａを撥ねる能力）は、ペルフルオロ長鎖分子で化学的に修飾されておらず、液体Ｂが注入されていない、平坦なアルミニウムおよびサンドブラストされたアルミニウム対照と比較して、ＳＬＩＰＳ表面上で大幅に遅延させられた
【実施例１１】
【０３３４】
表面が氷の蓄積を有意に低減させるだけでなく、蓄積する氷の容易な除去も可能にするように、アルミニウム表面上に易滑性表面を作成するための拡張性および再現性ある被覆方法が評価された。工業用純アルミニウム（合金１１００）が、冷蔵システム内の熱交換器の冷却フィンとして最も広く使用されている材料である。アルミニウム１１００の押し出しシート上に易滑性表面を作成するために、アルミニウムは、最初にナノ多孔質テクスチャを作成するように電着によって粗面化された。ＰＰｙの電着は、単量体の濃度、印加された電位、および堆積時間を変化させることによって、ナノメートルスケールで形態の微調整を提供することができる。
【０３３５】
冷蔵庫の熱交換器アセンブリからのアルミニウムフィン、および押出アルミニウムシート（アルミニウム合金１１００）のロールが、油圧プレスによって平坦化された原材料から切り取られた。アルミニウムシートは、アセトン中で１５分間超音波洗浄され、窒素気流下で乾燥させられた。
【０３３６】
図３０Ａを参照すると、アルミニウム（合金１１００）が、ＰＰｙの酸化電気化学堆積
のための標準３電極構成で作業電極（ＷＥ）として使用された。溶媒として０．１Ｍドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム（ＳＤＢＳ）溶液を使用して、０．１〜０．２Ｍピロール（Ｐｙ）溶液が作られた。アルミニウムが作業電極として使用され、白金網が対電極として使用された。Ａｇ／ＡｇＣｌ基準電極（ＲＥ）に対して０．８５Ｖの定電圧が、５〜１０分間印加され、アルミニウムの表面は、図３０Ｂに示されるように、徐々に紺青・黒色に変わった。アルミニウム上のＰＰｙ電着は、主に白金メッシュ対電極（ＣＥ）に対面する表面上で起こり、厚さ約３〜４μｍの均一なＰＰｙ膜をもたらした。スタイラス表面形状測定装置（Ｄｅｋｔａｋ  ６Ｍ，Ｖｅｅｃｏ）を使用して、ＰＰＹ膜厚さが測定された。広い面積のサンプル（１０ｃｍ×１０ｃｍ）にわたってＰＰｙの電着を実行することによって、このようにしてアルミニウムを粗面化するための方法の拡張性が確認された。
【０３３７】
アルミニウム上のＰＰｙ被覆のＳＥＭ画像は、マイクロメートル以下から約２マイクロメートルに及ぶ直径を伴うＰＰｙ層の粗い球状形態を示す（図３０Ｃ）。より高い倍率のＳＥＭ画像はさらに、被覆表面の階層的性質を明らかにした。
【０３３８】
ＰＰｙ被覆アルミニウムサンプルは、（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）トリクロロシランを伴うデシケータの中でそれらを真空下に４８時間配置することによって、疎水的に修飾された。ペルフルオロアルキルエーテル（Ｋｒｙｔｏｘ
１００，  ＤｕＰｏｎｔ）の液滴が、シラン化表面に適用された。潤滑剤が、表面を覆うように適用され、次いで、表面上で潤滑剤の巨視的な移動がなくなるまで基質を傾転させることによって、余分な潤滑剤が除去された。重力変化の測定、基質の面積、および使用された潤滑剤の密度から、潤滑剤の平均厚さは約８〜１０μｍであると判定された。次いで、表面は、余分な潤滑液を除去するように垂直に保持された。潤滑膜の厚さは、小液滴の厚さ（すなわち、Ｄｃ約Ｏ（１００μｍ））と同等である、約１０μｍであった。これは、下層の粗面化されたアルミニウム表面と相互作用することなく、水滴が潤滑液上で浮遊することを可能にし、液体・液体界面における接触角ヒステリシスをごくわずかにした。室温で接触角ゴニオメータ（ＣＡＭ  １０１，  ＫＳＶ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）を使用して、脱イオン水の接触角が測定された。５つの独立した測定が、平均前進および後退接触角を計算するために使用された。
【０３３９】
未修飾アルミニウムおよびＳＬＩＰＳアルミニウムの湿潤および液滴保持特性が、探索された。傾斜した冷たい未修飾表面上に形成される凝縮水滴は、最初に、表面不均質により固定されるであろう。凝縮プロセスが継続するにつれて、球状キャップの形状を有する液滴の基礎表面は、臨界値ＤＣに達するまで増加し、それを超えると液滴が表面に沿って摺動するであろう。傾斜面上の液滴の保持は、液滴の接触線に沿って作用する重力および表面張力といった、２つの競合する力によって決定付けられる（すなわち、表面保持力）。定量的に、液滴の臨界直径は、これら２つの力を比較することによって推定することができ、それは以下のように表すことができ、
ρＶｇｓｉｎα＝γＤｃ（ｃｏｓ（θＲ−ｃｏｓθＡ）
Ｅｑ（ｅ５）
式中、ρは、水の密度であり（２２．９℃で９９７．５６ｋｇ／ｍ２）、Ｖは、液滴の体積であり、ｇは、重力による標準加速度であり（９．８ｍ／秒２）、αは、傾斜角であり、γは、水の表面張力であり（２２．０℃で７２．６ｍＮ／ｍ）、θＲは、後退接触角であり、θＡは、前進接触角である。
【０３４０】
表面保持力は、接触角ヒステリシス（ＣＡＨ、Δθ＝θＡ−θＲ）の関数である。した
がって、ヒステリシスを最小限化することによって、表面上で保持された水滴の臨界サイズも最小限化され、それにより、霜および氷の形成が起こり得る前に、ＳＬＩＰＳ表面からの水滴の効率的な除去を確保した。室温で得られた、巨視的な水滴の前進および後退接触角および接触角ヒステリシスは、表９に示されるように、未処理のアルミニウムおよびＳＬＩＰＳアルミニウムの両方について約５μＬと測定された。ＳＬＩＰＳ−Ａｌの接触角ヒステリシス（すなわち、Δθ＝２．３±１．４°）は、未処理の従来のＡｌの接触角ヒステリシス（Δθ＝３９．５±２．７°）よりかなり小さく、さらに、摺動することによって水凝縮物を除去することのＳＬＩＰＳアルミニウム表面の効率性を示す。
【表９】
2018039266.tif 000020
【０３４１】
表９および方程式（５）の中のデータに基づいて、臨界液滴サイズは、裸の未修飾アルミニウム（α＝９０°で約５．０ｍｍからα＝１０°で約１２．０ｍｍ）に対するよりも、ＳＬＩＰＳ−Ａｌ（α＝９０°で約６００μｍからα＝１０°で約１．５ｍｍ）に対して８倍小さいと推定された（図３１参照）。我々はさらに、周囲条件でＳＬＩＰＳ−ＡｌおよびＡｌ上の手動で分注された水滴の摺動挙動および確率を観察することによって、これらの推定を検証した。図３１もまた、曲線より上側の領域に対応する臨界液滴サイズよりも小さい水滴が、表面上で固定されたままとなる一方で、曲線より下側の領域に対応する臨界液滴サイズよりも大きい水滴は、重力により摺動し、基質から除去されるであろう、これらのデータを表す。
【０３４２】
冷却および除霜試験が、高湿度条件（６０％相対湿度）下で、手製の湿度制御されたボックスの内側で行われた。熱電冷却器が、アルミニウム基質の温度を精密に制御するために使用された。図３２および４１は、冷却サイクル（２℃／分で−２℃または−１０℃のいずれか）および除霜サイクル（５℃／分で５℃）後の室温でのＳＬＩＰＳ−Ａｌ表面および未修飾アルミニウム表面の画像を示す。凝縮が、高い湿度で両方の表面上に形成した。各凝縮物の成長および液滴の合体は、経時的に液滴サイズの全体的な漸増をもたらした。２℃／分という非常に速い冷却速度下でさえも、傾斜角（７５°）に対する臨界液滴サイズよりも大きい液滴は、凍結前にＳＬＩＰＳ−Ａｌ表面から滑落した。ＳＬＩＰＳ−Ａｌ上の液滴の成長および摺動は、冷却速度が２℃／分未満である、実際の冷凍条件下で、氷の蓄積を低減させることにおいて有意な要因となるであろう。対照的に、未処理のアルミニウム表面上の全ての液滴は、決して臨界液滴サイズを超えず、したがって、未処理のアルミニウム表面から摺動せず、凍結した。
【０３４３】
凍着測定が、霜形成および除霜試験に使用された湿度制御されたチャンバ内で行われた。パスツールピペットを切断することによって、ガラスカラムが作製された。ガラスを疎水化するために、酸素プラズマに１８０秒間暴露され、（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）トリクロロシランを伴うデシケータ内で真空下に少なくとも２４時間配置された。ＳＬＩＰＳ−Ａｌおよび裸のＡｌが、熱伝導性テープを使用して、温度制御されたアルミニウム板に付着させられ、ガラスカラムが、基質上に配置され、
１５０μＬの新たに蒸留された脱イオン水（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｍｉｌｌｉ−Ｑ  Ａ１０）で充填された。次いで、チャンバが閉じられ、着霜を最小限化するために、湿度が３％ＲＨ以下に下げられた。基質の温度は、概して、−２０℃の基質温度にて氷が形成するまで、２℃／分の速度で下げられた。凍着後、温度は、２℃／分の速度で−１０℃まで上昇させられ、最低３０分間平衡を保たせられた。５０Ｎの最大力および±０．２５Ｎの精度とともにＷａｇｎｅｒ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｆｏｒｃｅ  Ｏｎｅ（商標）ＦＤＩＸを使用して、力の測定が行われた。カスタム力計測器取付具を使用して、基質の表面より１ｍｍ未満上側の接触点でサンプルカラムを引くこと、または押すことのいずれかによって、力を印加した。力計測器は、凍着の大きな差により、Ａｌについては０．５ｍｍ／秒およびＳＬＩＰＳ−Ａｌについては０．１ｍｍ／秒等、精密な速度で前後に移動させられた、シリンジポンプ（Ｈａｒｖａｒｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ＰｈＤ  Ｕｌｔｒａ）上に載置された。凍着データが、表９に示される。ＳＬＩＰＳ−Ａｌは、従来のアルミニウム表面より凍着強度の約２桁の減少、および最先端技術の疎氷性表面（約１６０ｋＰａの凍着強度）より凍着強度の少なくとも１桁の減少を示した。
【０３４４】
長期の低温（例えば、＜−１０℃）および高湿度（＞５０％ＲＨ）条件下で、ＳＬＩＰＳ−Ａｌ表面は、典型的には、図４２に示されるように、他の非ＳＬＩＰＳ表面に接続された縁から、氷を最終的に蓄積する。図４３は、図４２のＡｌおよびＳＬＩＰＳ−Ａｌ上の霜の相対的表面被覆率を図示する、時間との霜被覆率のプロットである。しかしながら、ＳＬＩＰＳ−Ａｌ上に形成された氷の形態は、他のハスの葉から発想を得た超疎水性表面上で同様に観察されるように、主に接触角の差により、未処理のＡｌのものとは有意に異なった。［４］加えて、大きな摺動する過冷却水滴のうちのいくつかが、摺動中に表面上の核形成部位を見出すと、凍結することができるため、ＳＬＩＰＳ−Ａｌ上に大きな孤立した氷の塊が存在する傾向がある。除霜サイクル中に、ＳＬＩＰＳ−Ａｌ表面との界面における融解が融点付近で起こるとすぐに、これらの大きな氷の塊は、それらの大きな重量により、迅速に除去された。後に、より小さい着氷が、ほぼ瞬時に（約１分）、次の冷却サイクルのために表面をきれいにして準備できた状態で、ＳＬＩＰＳ−Ａｌ表面から滑落した。
【０３４５】
対照的に、裸のアルミニウム上の着氷は、除霜サイクルでほとんど除去されなかった、密集したシートの形態を有する傾向がある。また、氷のほとんどが除去されたときでさえも、次の冷却サイクルを開始する前に、アルミニウムの温度を長時間（典型的には１５〜３０分）上昇させることによって除去されなければならない、多くの液滴が依然として表面上で保持されていた。
【実施例１２】
【０３４６】
作業電極としてアルミニウム１１００を使用した線形走査ボルタンモグラム（ＬＳＶ）が、ＰＰｙ被覆溶液（溶媒として０．１Ｍ  ＳＤＢＳ溶液を伴う０．１〜０．２Ｍピロール（Ｐｙ）溶液）において０．０１Ｖ／秒の走査速度で０Ｖから１．５Ｖの電圧掃引を記録するために使用された。図３３Ａを参照すると、ピロールを電界重合するために、可能な限り最低の電圧範囲を定義した、ファラデー電流の増加によって示されるように、ポリピロール成長が約０．７５Ｖで観察された。このグラフに基づいて、０．８５Ｖが電着電位として選択された。
【０３４７】
典型的なクロノアンペログラム（電流対時間）が、ＰＰｙ被覆プロセス中に記録された（図３３Ｂ）。基質の寸法は、約３ｃｍ×８ｃｍであった（平均電流密度は約３．８ｍＡ／ｃｍ２であった）。電流密度は、異なるサイズの基質に対して変化した。例えば、８ｃｍ×８ｃｍ基質については、電流密度は、最適なＰＰｙ被覆を達成するように、約１．９ｍＡ／ｃｍ２に保たれた。図３４は、０．１Ｍ  ＳＤＢＳ溶液中のアルミニウム基質上のＰＰｙ被覆のサイクリックボルタンメトリを示す。最初の７５秒の電位が、−０．８５か
ら＋０．５Ｖの間で、０．１Ｖ／秒にて掃引された。
【実施例１３】
【０３４８】
航空機および輸送機器で使用される構造材料用のＡｌ合金を粗面化するために、機械的／（電気）化学的方法が使用された。この方法は、海上機器用のＡｌ合金５０５２、ならびに構造、建設、および建築用途のためのＡｌ合金６０６１−Ｔ６で使用された。これらの合金は、１．３５〜３．４μｍに及ぶ粗度（Ｒａ）を得るようにサンドブラストされた。次いで、粗面化された合金は、ＨＦＥ−７１００（メチルノナフルオロブチルおよびメチルノナフルオロイソブチルエーテルの混合物）中で還流させることによって、Ｋｒｙｔｏｘ  １５７  ＦＳＨ（カルボキシル末端ポリ（ヘキサフルオロプロピレンオキシド）で化学官能化された。アルミニウム表面の水の接触角は、化学表面修飾後に約１４０°まで増加した。これらの粗面化および化学的に修飾された表面への潤滑液の適用は、超撥水アルミニウム表面を提供した。金属表面は、異なる表面修飾物質（例えば、ポリフッ化クロロシランまたはポリフッ化ホスホン酸、または適切な非フッ素化長鎖表面修飾物質等、実施例１５を参照）または／および異なる条件を使用して官能化することができる。
【実施例１４】
【０３４９】
アルミニウム合金（Ａｌ  １１００）上のベーマイト（γ−ＡｌＯ（ＯＨ））形成が、金属を粗面化するように行われた。いくつかのアルミニウムサンプルが、３、５、または１０分間のいずれかで、温水中で煮沸され、次いで、冷水で洗い流された。次いで、サンプルは、エタノールおよび水の９５：５（ｖ／ｖ）混合物中のオクタデシルホスホン酸の２０ｍＭ溶液内に配置され、８０℃にて１時間撹拌された。冷却後、サンプルは、エタノールで洗い流された。潤滑液の適用が、これらの表面を超撥水性にした。
【実施例１５】
【０３５０】
液体Ａの中へ浸出する液体Ｂの速度および易滑性の関連損失へのいくつかの変数の影響を研究することによって、流動条件下のＳＬＩＰＳの有効性が評価された。水が、液体Ａとして使用された。
【０３５１】
ＳＬＩＰＳから流動流体の中への潤滑油の物理的摩耗を試験するために、水が、長期間にわたって制御された速度にて、ＳＬＩＰＳで裏打ちされたチャネルを通って流れた。ＳＬＩＰＳ表面上の５０μｍ水滴の傾斜角が、ＳＬＩＰＳ表面の易滑性を計測するように５分ごとに測定された（図３８〜３９参照）。図３８を参照すると、０．２μｍ細孔および１．０μｍサイズの膜を比較したときに、水を撥ねるＳＬＩＰＳの能力への有意な影響は観察されなかった。図３９は、潤滑液の粘度が流動条件下でＳＬＩＰＳ性能にほとんど影響を及ぼさず（ｐ値＝０．０５）、より低い粘度を伴う潤滑液（Ｋｒｙｔｏｘ  １００＝１２．４ｃＳｔ）が、より高い粘度を伴う潤滑液（Ｋｒｙｔｏｘ  １０３＝８２ｃＳｔ）よりも速くＳＬＩＰＳ表面から除去されたことを示した。
【０３５２】
上記の試験を７日まで延長することによって、流動条件下のＳＬＩＰＳの長期安定性が評価された。ＳＬＩＰＳは、液体ＢとしてＫｒｙｔｏｘ  １０３を用いてＴｅｆｌｏｎ（登録商標）膜（０．２μｍ細孔サイズ）から製造された。ＳＬＩＰＳ統合チャネルが、１０ｍＬ／分の流速で試験された。図４０は、これらの流動条件下で、７日の期間中にＳＬＩＰＳの性能の劣化がなかったことを示す。
【０３５３】
本発明の説明および実施形態を精査することにより、当業者であれば、本発明の本質から逸脱することなく、本発明を実行する際に、修正および同等の置換が行われてもよいことを理解するであろう。したがって、本発明は、上記で明示的に説明される実施形態によって限定的となるように意図されておらず、以下の請求項のみによって限定される。
【図１】
2018039266.tif 000021
【図２】
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【図３】
2018039266.tif 000023
【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
2018039266.tif 000027
【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
2018039266.tif 000029
【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
2018039266.tif 000031
【図６Ｄ】
2018039266.tif 000032
【図６Ｅ】
2018039266.tif 000033
【図６Ｆ】
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【図７Ａ】
2018039266.tif 000035
【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ−１３Ｄ】
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【図１４Ａ−１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
2018039266.tif 000052
【図１５Ａ−１５Ｃ】
2018039266.tif 000053
【図１５Ｄ】
2018039266.tif 000054
【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
2018039266.tif 000057
【図１８】
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【図１９Ａ】
2018039266.tif 000059
【図１９Ｂ】
2018039266.tif 000060
【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
2018039266.tif 000069
【図２７】
2018039266.tif 000070
【図２８】
2018039266.tif 000071
【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年11月10日(2017.11.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の隆起構造を備え、前記隆起構造は既定の粗度を有し、約１０ｎｍから約１００μｍの特徴サイズを有し、３次元的に相互接続した細孔が実質的に存在しない、基質と、
前記基質を自発的に湿潤させるように、９０°未満の平衡接触角によって定められる、前記基質に対する化学親和性を有する潤滑液であって、前記潤滑液は、前記複数の隆起構造上に液体の被覆層を形成するのに十分な厚さで安定化液体を提供するために、前記複数の隆起構造を湿潤し、および前記複数の隆起構造に付着する、潤滑液と、を備え、
前記複数の隆起構造の間に、前記隆起構造上に且つ前記隆起構造を覆って、前記基質から非湿潤化することなく、実質的に安定して前記潤滑液を固定化して撥水面を形成するように、前記既定の粗度および特徴サイズが有効である、撥水面を有する物品。
【請求項２】
前記異物は、流体である、請求項１に記載の物品。
【請求項３】
前記異物は、固体である、請求項１に記載の物品。
【請求項４】
前記潤滑液に対する前記隆起構造の親和性は、撥ねられる前記異物に対する前記隆起構造の親和性を上回る、請求項１から３のいずれか一項に記載の物品。
【請求項５】
前記潤滑液は、シリコーン液、食品グレード油、液化炭化水素、またはそれらの組合せである、請求項１から４のいずれか一項に記載の物品。
【請求項６】
前記潤滑液は、ペルフルオロ炭化水素であり、ペルフルオロアルキル基が線形または分岐であり、いくつかまたは全ての線形および分岐基が部分的にのみフッ素化可能である、請求項１から５のいずれか一項に記載の物品。
【請求項７】
前記隆起構造は、前記複数の隆起構造に化学的に付着された１または複数の官能基を備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の物品。
【請求項８】
前記１または複数の官能基は、１または複数のフッ素化基を備える、請求項７に記載の物品。
【請求項９】
前記１または複数の官能基は、１または複数の炭化水素基を備える、請求項７に記載の物品。
【請求項１０】
前記１または複数の官能化学基は、前記潤滑液の限界表面エネルギーを上回る前記隆起構造の限界表面エネルギーを提供するように選択される、請求項７に記載の物品。
【請求項１１】
前記潤滑液の任意の損失を補充するように、ある量の潤滑液を備える貯留部をさらに備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載の物品。（
【請求項１２】
前記複数の隆起構造は、円、楕円、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形、およびそれらの組合せから選択される断面の隆起柱を備える、請求項１から１１のいずれか一項に記載の物品。
【請求項１３】
流路、光学構成要素、看板もしくは商業用図形、建築材料、冷蔵システムの要素、熱交換器、風車、太陽電池、航空電子工学デバイス、船舶、屋根材料、水中デバイス、織物、レンズ、ゴーグル、タッチスクリーン、窓、流体輸送デバイス、医療装置又は、コンテナの表面に前記撥水面が存在する、請求項１から１２のいずれか一項に記載の物品。
【請求項１４】
前記撥水面は船舶上に存在する、請求項１に記載の物品。
【請求項１５】
前記撥水面はコンテナまたは流体輸送デバイス上に存在する、請求項１に記載の物品。
【外国語明細書】
2018039266000001.pdf