(57)【要約】  本発明は、着色が、フォトニック構造として機能する角氷の容積の内側に埋め込まれた周期的もしくは準周期的ナノまたはマイクロ構造によって達成される、着色角氷に関する。本発明はまた、かかる着色角氷の生産のための装置および方法も開示する。
2017517714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
着色角氷であって、前記着色が、フォトニック構造として機能する前記角氷の容積の内側に埋め込まれた周期的構造または準周期的ナノもしくはマイクロ構造によって達成され、前記ナノまたはマイクロ構造が、５０〜５０００ｎｍの範囲内の特徴サイズを有する、着色角氷。
【請求項２】
前記フォトニック構造が、回折格子である、請求項１に記載の着色角氷。
【請求項３】
前記周期的構造が、階層型構造である、請求項１に記載の着色角氷。
【請求項４】
モスアイ反射防止構造を更に有する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の着色角氷。
【請求項５】
前記ナノまたはマイクロ構造が、３００〜８００ｎｍの範囲の特徴サイズを有する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の着色角氷。
【請求項６】
前記フォトニック構造が、前記角氷の内側に可視テキストまたは他のしるしを生成する、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の着色角氷。
【請求項７】
氷鋳型ベースを有する平坦背部であって、氷構造化鋳型ベースがフォトニック構造を備え、前記背部の下半分において、前記氷鋳型ベースが、フォトニック構造を有する隆起した氷構造化鋳型ベースである、平坦背部と、
加熱され得る平坦表面である周縁氷鋳型ベースと、
内部チャネルを有するグリッドであって、横棒の使用で正確に半分に折り畳まれ得るグリッドと、
冷却システムと、を備える、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の着色角氷の製造のための装置。
【請求項８】
表面処理デバイスを更に備える、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
乾燥吐出のための空気配管と、前記配管から来る圧縮空気を分散するための前記グリッドにおける周縁チャネルと、を更に備える、請求項７または請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記グリッドが、前記角氷の両半分の湿潤吐出または結合のために加熱される、請求項７から請求項９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記グリッドの前記加熱が、熱いガスまたは水を前記グリッド内の内部チャネルに通過させることによるものである、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記グリッドの前記加熱が、前記グリッドの本体の加熱を通して電流を加えることによるものである、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
請求項１から６のいずれか一項に記載の着色角氷の生産のための装置であって、
底部側上に鋳型指部を有する鋳型ベースであって、構造化された前記鋳型指部が、フォトニック構造を有する表面からなる、鋳型ベースと、
前記装置の頂部側上の冷却システムと、
その生産の終了において、前記氷を吐出するための吐出器と、を備える、装置。
【請求項１４】
表面処理デバイスを更に備える、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
請求項１から６のいずれか一項に記載の着色角氷の生産のための装置であって、
チャンバの内側のピストンヘッドであって、前記ピストンヘッドの表面が、冷却システムの頂部上にフォトニック構造表面を有する氷構造化鋳型ベースからなり、前記チャンバの壁が、水が前記チャンバの内側に行くことを可能にする充填穴を有する、ピストンヘッドを備える、装置。
【請求項１６】
表面処理デバイスを更に備える、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
請求項７から請求項１２のいずれか一項に記載の装置を使用する、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の着色角氷の生産のための方法であって、
ａ）氷を生産するために前記冷却システムを使用する間に、前記グリッドを通して水を流すことまたは水を加えるための任意の他の技法と、
ｂ）前記周縁氷鋳型ベースを加熱し、前記空気配管を通して圧縮空気をポンピングすることによって、前記構造化鋳型から、形成されたパターン化された氷と一緒に、前記グリッドを取り外すことと、
ｃ）前記角氷の前記両半分を接触させるように前記横棒上に前記グリッドを折り畳んで、前記両半分を結合すること、あるいは前記グリッドを通して水もしくはガスを流すことによって前記角氷の両半分間の溝を湿らせてまたは電気加熱することによって、前記両半分を結合することと、
ｄ）前記折り畳まれたグリッドから前記着色角氷を吐出することと、を含む、方法。
【請求項１８】
プロセス全体が、湿気を封止されたチャンバの内側で前記水の凍結温度を下回る温度下で行われる、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
請求項１３または請求項１４に記載の装置を使用する、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の着色角氷の生産のための方法であって、
ａ）前記装置の前記底部側を水の中に浸漬させることまたは水を加えるための任意の他の技法と、前記冷却システムを使用して前記装置を冷却することと、
ｂ）余分な水を空にして、前記吐出器を使用して穿孔された氷を吐出することと、
ｃ）ステップｂにおいて生産された前記穿孔された氷を角氷鋳型内に配置することと、
ｄ）前記角氷鋳型を水で充填して凍結することと、
ｅ）前記鋳型から前記角氷を吐出することと、を含む、方法。
【請求項２０】
ステップｄ）が、前記角氷鋳型における更なる出口および入口を通して水を流動させることで行われる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
請求項１５または請求項１６に記載の装置を使用する、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の着色角氷の生産のための方法であって、
ａ）前記チャンバを水の中に浸漬させることまたは水を加えるための任意の他の技法と、前記壁の前記穴を通して水が前記チャネルに入ることを可能にするために前記ピストンヘッドを一段下げることと、
ｂ）前記冷却システムを使用して前記氷構造化鋳型ベースを冷却して、前記チャンバ内の前記水を凍結させることと、
ｃ）ステップａ）およびｂ）を０〜２５回繰り返すことと、
ｄ）前記ピストンヘッドをそのより上の情熱まで押すことによって前記角氷を吐出することと、を含む、方法。
【請求項２２】
飲料または食品を冷やすための請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の着色角氷の使用。
【請求項２３】
前記飲料が、反射または偏光子表面を有するコップに供給される、請求項２２に記載の着色角氷の使用。
【請求項２４】
前記着色角氷が、商業上のメッセージを届けるために使用される、請求項２２または請求項２３に記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、氷の生産に関する。より詳細には、本発明は、フォトニック構造角氷を生産することによって角氷（アイスキューブ）を着色するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
角氷は、飲料を冷やすために広く使用され、飲料は、ソフトドリンク、水、アルコール飲料、カクテル、ミルクセーキ、および多くの他の飲料であり得る。
【０００３】
例えば、アイスキューブ、半アイスキューブ、氷塊、フレーク状アイス、クレセントアイス（三日月氷）、グルメアイス、および垂直チューブの内面上に形成され、小さな中空円柱の形態で生産されるアイスチューブを含む、多くの異なる種類の氷が存在する。透明な氷の種類の生産技法は、冷たい表面／界面から周縁部の方への層ごとの凝固を結果としてもたらす徐冷を含む。
【０００４】
角氷は、よりゆっくりと融解するので、砕氷よりも好ましい場合があり、それらは、氷を必要とする混合飲料において標準的であり、その場合において飲料は、「オンザロック」と呼ばれる。
【０００５】
商業上の角氷は異なるサイズおよび形状になり得るが、飲料の色または味を損なわずに氷を着色するための産業上の解決策は、現在まで存在しない。角氷の着色、または角氷の内側への可視パターンの生成は、飲料をより魅力的にさせ得、使用者に視覚的に興味を起こさせ、したがって、顧客が様々な別の類似の飲料の中から選ぶ必要があるときに目立ち得る。それはまた、商業上のメッセージを届けるためにまたは角氷の「ブランド化」のためにも使用され得る。したがって、可視パターンを角氷に着色または生成するための技法が、商業的に望ましい。
【０００６】
角氷の標準的な着色方法は、食品着色剤および／または他の着色食用材料の使用によるものである。しかしながら、かかる材料は、氷が融解するときに飲料と混合され、飲料の色および／または味に影響を及ぼす。食品着色剤の使用はまた、多くの使用者によって不健康であり、したがって望ましくないと考えられている。
【０００７】
フォトニック構造または結晶は、周期的もしくは準周期的光学構造、典型的には、光子の動きに影響を及ぼし、様々な干渉パターンの生産によって着色を生じ得るナノまたはマイクロ構造である。フォトニック構造は、柱状、円錐形状、球形状、または幾何学構造の任意の連続物、組み合わせもしくは配列、突出部もしくはニッチから構成され得る。高さ、直径、およびフォトニック構造の寸法とも称される特徴間の間隔（すなわち、ピークからピークまでの距離からその特徴のサイズを引いたもの）、または「特徴サイズ」は、５０〜５０００ｎｍの範囲にある。３００〜８００ｎｍの寸法が、可視範囲のスペクトルにおける強い光回折に適している。着色を達成するための別の条件は、（１．３１の屈折率を有する）氷と、その氷と接触することになる材料であって、空気の場合では屈折率が約１である材料との屈折率差である。フォトニック構造は、自然界において一般的であり（自然に発生するフォトニック構造の実施例の場合、Ｐｅｔｅ  Ｖｕｋｕｓｉｃ  ＆  Ｊ．Ｒｏｙ  Ｓａｍｂｌｅｓ、Ｎａｔｕｒｅ４２４、８５２−８５５、２００３年８月１４日、ｄｏｉ：１０．１０３８／ｎａｔｕｒｅ０１９４１を参照）、適用の範囲内で使用される。
【０００８】
フォトニック構造をその表面上に有する透明な氷を生産するいくつかのプロセスは、固有の努力目標を提示する。フォトニック構造を角氷に導入するための安価な方法が、主な努力目標であり、それは、ナノ構造テンプレートの生産費用によって強く影響される。いくつかの場合において鋳造のために使用されるテンプレートは、安価な鋳型複製、高耐久性、および食品適合性を有するために、有機ポリマでできており、型押し技法を使用して再現される。しかしながら、かかるテンプレートは、疎水性表面を生産し、それゆえ、水は、鋳型のナノメートル特徴に浸透せず／それに入らず、表面を湿らせない。結果として、所望のマイクロ／ナノ構造氷表面が達成されない。
【発明の概要】
【０００９】
本発明は、視覚効果を生じるように角氷に埋め込まれたフォトニック構造の使用によって、角氷の融解の結果として飲料の色または味に何の影響も及ぼさずに、角氷に新たな固有の色を付け加えることを可能にする。フォトニック構造は、角氷の容積内にあり、したがって、既に取り囲んでいる外部の氷が既に融解した後にのみ融解する。
【００１０】
本発明の一実施形態によれば、本発明の角氷の生産のための装置が、
氷鋳型ベースを有する平坦背部であって、氷鋳型ベースがフォトニック構造を備え、背部の下半分において、氷鋳型ベースが、フォトニック構造を有する隆起した氷鋳型ベースである、平坦背部と、
加熱され得る平坦表面である周縁氷鋳型ベースと、
横棒の使用で正確に半分に折り畳まれ得、内部チャネルを通してガスまたは水を通過させ得るグリッドと、
冷却システムと、
超音波発振器と、
表面処理デバイスと、を備える。
【００１１】
上記装置を使用する、本発明に従う着色角氷の生産のための方法が、
ａ）氷を生産するために冷却システムの使用を用いる冷却の間に、グリッドを通して水を流すことと、
ｂ）周縁氷鋳型ベースを加熱し、空気配管を通して圧縮空気をポンピングすることによって、鋳型から、形成されたパターン化された氷と一緒に、グリッドを取り外すことと、
ｃ）角氷の両半分を接触させるように横棒上にグリッドを折り畳み、両半分を結合すること、または角氷の両半分間の溝の中にグリッドを通して水を流して凍結し、両半分を結合することと、
ｄ）折り畳まれたグリッドから着色角氷を吐出することと、からなる。
【００１２】
着色角氷の生産に適した、本発明の別の実施形態に従う装置であって、
底部側上に鋳型指部を有する鋳型ベースであって、鋳型指部が、フォトニック構造を有する表面からなる、鋳型ベースと、
装置の頂部側上の冷却システムと、
その生産の終了において氷を吐出するための吐出器と、
超音波発振器と、
表面処理デバイスと、を備える、装置。
【００１３】
上記装置を使用する着色角氷の生産のための、本発明の別の実施形態に従う方法が、
ａ）装置の底部側を水中に浸漬して、冷却システムを使用して装置を冷却することと、
ｂ）余分な水を空にして、吐出器を使用して穿孔された氷を吐出することと、
ｃ）任意選択的に、ステップｂにおいて生産された穿孔された氷を角氷鋳型内に配置することと、
ｄ）任意選択的に、角氷鋳型を水で充填して凍結することと、
ｅ）任意選択的に、鋳型から角氷を吐出することと、からなる。
【００１４】
本発明の更に別の実施形態によれば、着色角氷の生産のための装置であって、
チャンバの内側のピストンヘッドであって、ピストンヘッドの頂部表面が、冷却システムの頂部上にフォトニック構造表面を有する氷鋳型ベースからなり、チャンバ壁が、水がチャンバの内側に行くことを可能にする充填穴を有する、ピストンヘッドと、
表面処理デバイスと、を備える、装置が提供される。
【００１５】
上記装置を使用する着色角氷の生産のために、本発明のなお更なる実施形態に従う方法が、
ａ）チャンバを水中に浸漬して、壁の穴を通して水がチャネルに入ることを可能にするためにピストンヘッドを一段下げることと、
ｂ）冷却システムを使用して、氷鋳型ベースを冷却して、チャンバ内の水を凍結させることと、
ｃ）ステップａ〜ｂを数回繰り返すことと、
ｄ）ピストンヘッドをそのより上の情熱まで押すことによって角氷を吐出することと、からなる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】テキストを提示するフォトニック角氷を有する飲料のグラスを例示する。
【図２】図１のフォトニック角氷の上面図（２Ａ）および図２ＡのＣ−Ｃ面に沿って取られたそのフォトニック角氷の断面（２Ｂ）を示す。
【図３】フォトニック構造のための２つの鋳型の実施例である。図３Ａは、回折格子構造（１Ｄ構造）を有し、図３Ｂは、柱状構造（２Ｄ構造）を有する。
【図４】モスアイ反射防止構造の等角図（４Ａ）および側面図（４Ｂ）である。
【図５】通常、自家製角氷の場合のように、大半の熱流が頂部から来る凍結プロセスの動力学を例示する。水の上部分が凍結すると、気泡が閉じ込められ（５Ａ）、最終的にフォトニック構造（５Ｂ）を破壊する。
【図６】いくつかの場合では氷と鋳型の間の解離を引き起こし得る局所的熱勾配に関する問題の実例となる、図６Ａに示されるように、大半の熱流が鋳型表面に垂直である凍結プロセスの動力学のための２つの選択肢を例示し、図６Ｂは、鋳型が頂部上にあり、凍結プロセスにおける氷の膨張がチャンバの頂部を押して解離を引き起こすときの潜在的な問題の実例となる。
【図７】ナノまたはマイクロ構造パターニングをその表面上に有する透明な結晶質の氷を作製するための適切な凍結プロセスであって、冷却が、底部表面（鋳型表面）からであり、その表面にわたって均一である、凍結プロセスを例示する。
【図８】フォトニック角氷の生産に適した装置を例示する。
【図９】氷の生産の間の図８の装置の側面図（９Ａ）およびその装置における１つのチャンバをより近づいて見たもの（９Ｂ）である。
【図１０】角氷の生産のプロセスが終わった後の図８の装置を示す。
【図１１】図８の装置の鋳型から取り出すプロセスを示す。
【図１２】図８の装置を使用する、着色角氷の両半分の結合プロセスを示す。
【図１３】図８の装置の吐出ステップを示す。
【図１４】図８の装置によって作製された角氷の実施例（１４Ａ）、およびそれの断面（１４Ｂ）である。
【図１５】本発明に従う他のフォトニック角氷を例示する。図１５Ａは、同質フォトニック構造（しるし無し）を有する角氷を示し、図１５Ｂは、フォトニック構造が文字形状に配置されるフォトニック角氷を示す。
【図１６】反射を最小限にするためにおよび臨界角を増大するためにモスアイ構造を追加する利点を例示する。
【図１７】フォトニック角氷の生産のための本発明の別の実施形態に従う装置の概観である。
【図１８】図１７の装置の底面図である。
【図１９】図１７の装置を使用する水中浸漬ステップを示す。
【図２０】図１７の装置を使用する氷形成ステップを示す。
【図２１】図１７の装置を使用する水を空にするステップを示す。
【図２２】図１７の装置を使用する氷吐出ステップ（２２Ａ）およびその装置によって形成された穿孔された氷の図式（２２Ｂ）を示す。
【図２３】本発明のある実施形態に従う、角氷鋳型の中への穿孔された氷の配置を示す。
【図２４】本発明の同じ実施形態に従う、角氷鋳型を閉鎖して水を充填するステップを示す。
【図２５】本発明の同じ実施形態に従う、角氷鋳型の内側の凍結プロセスを示す。
【図２６】フォトニック構造を保護する小さな空隙を有する、図１７〜２５に例示される装置および方法の生産物であるフォトニック角氷を示す。
【図２７】本発明の別の実施形態に従う、フォトニック角氷の生産のための装置を例示する。
【図２８】図の上部に示されるＡ−Ａ軸に沿って取られた、図２７の装置の断面である。
【図２９】図２７の装置における水ポンピングステップを示す。
【図３０】図２７の装置における水凍結ステップを示す。
【図３１】図２７の装置における第２の水ポンピングステップを示す。
【図３２】図２７の装置における第２の水凍結ステップを示す。
【図３３】図２７の装置における第３の水ポンピングステップを示す。
【図３４】図２７の装置における第３の水凍結ステップを示す。
【図３５】図２７の装置における吐出ステップを示す。
【図３６】図２７〜３５の装置および方法によって生産されたフォトニック角氷の等角図を示す。
【図３７】本発明の別の実施形態に従う、テキストおよびシンボルを有する回折格子鋳型を生産するための簡単で安価な手法を例示する。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、内部フォトニック構造を有する角氷を生産するための装置および方法に関する。図１を参照すると、かかる着色角氷（１０３）は、それらに埋め込まれたテキストメッセージ（１０４）を有する飲料（１０２）を供給するために使用され得る。飲料（１０２）は、任意選択的に反射材料でコーティングされたか、または偏光子材料から作製されたグラスあるいはコップ（１０１）の中に供給される。
【００１８】
図２は、フォトニック構造が、可読テキスト（１０４）を生産する文字形状に配置され、角氷（１０３）の内側に埋め込まれた本発明の一実施形態を示す。フォトニック構造は、角氷の中心の内側の小さな空隙容積内に埋め込まれ、それは、角氷が十分に融解されない限り角氷の本体から熱的に分離され、ならびに空隙を密閉して封止することによって氷の昇華を減らす。
【００１９】
外部環境からフォトニック構造までの熱流は、以下の式に従う。
Ｑ／Ａ＝ｋ＊（Ｔ１−Ｔ２）／Ｌ
Ｔ１は、外部温度であり（典型的にはＴ１＞０℃）、Ｔ２は、内部温度であり（典型的にはＴ２≦０℃）、Ｌは、外部表面から空隙容積までの距離であり、ｋは、２．１８Ｗ／（ｍ＊Ｋ）に等しい氷の熱伝導係数である。氷の融解の間に放出される潜熱（３３４Ｊ／ｇｒ）がまた、角氷融解プロセスを減速することに寄与する。
【００２０】
図３は、本発明のある実施形態に従う、氷の中にフォトニック構造を生成するためのいくつかの鋳型構造を例示する。鋳型構造は、光子の動きに影響を及ぼす、任意の周期的もしくは準周期的ナノ構造、マイクロ構造、またはマイクロおよび／もしくはナノ構造から構成される階層型構造であり得、例えば、（図３Ａに示されるような）直線状回折格子（３０１）、（図３Ｂに示されるような）柱状（３０２）、円錐形状、球形状、四角形状、溝、列、または任意の他の繰返しの幾何学構造、組み合わせもしくは配列、突出部もしくはニッチから構成され得る。本発明のある実施形態によれば、ブレーズ回折格子、エシェル格子、浸漬格子、プリズムアレイ、またはグリズムが、氷上に適用され得るフォトニック構造のいくつかの実施例である。フォトニック構造として機能し得る階層型構造のいくつかの実施例は、モスアイ構造で覆われたナノ構造またはフォトニック構造で覆われたマイクロ／ミリメートルサイズのプリズムパターンである。
【００２１】
鋳型（「構造化鋳型」）の材料は、任意の有機ポリマ、例えば、ポリシロキサン（ジメチルシロキサン、Ｈメチルシロキサン等）の誘導体、エポキシベースフォトレジスト（ＳＵ−８等）の誘導体、ポリエチレン（ＰＥ、ＰＥＴ等）の誘導体、ポリカーボネート（ＰＣ）の誘導体など、任意の吸湿性ポリマ、例えば、ポリアミド（ＰＡ６）の乾燥もしくは湿潤誘導体、または乾燥もしくは湿潤セルロース含有材料（例えば酢酸セルロース）などであり得る。更なるアプローチは、無機材料、例えば、金属酸化物（二酸化チタン、酸化亜鉛等）誘電材料（二酸化ケイ素、酸化アルミニウム等）、および金属（アルミニウム、銅、亜鉛等）などを使用することである。
【００２２】
より高速な凍結プロセスを得るために、高伝導性ポリマ、例えば、ポリチオフェンの誘導体（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、ポリメチルチオフェン（ＰＭＴ）等）、ポリフェニレンの誘導体（ポリ（ｐ−フェニレンスルフィド）（ＰＰＳ）、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）等）などが使用され得る。例えば炭素、金等のような熱伝導性ナノ／マイクロ粒子、炭素、金、銀等から作製された熱伝導性ナノワイヤまたはチューブのような熱伝導性添加剤が、伝導を増大するために節点（ｎｏｄｅｓ）溶接技法、鋼、銅等から作製された熱伝導性マイクロメッシュまたはミリメートルネットを使用して、構造化鋳型ポリマに加えられ得る。
【００２３】
本発明のある実施形態によれば、モスアイ構造（４０１）が、図４に示されるように、フォトニック構造が位置する、氷塊と内部空隙の界面上で利用される。かかる構造を角氷の内部表面に加える効果が、図１６に例示される。図１６Ａは、角氷塊と内部空隙の界面において、光が臨界角で氷表面に当たるときに、光の内部全反射が起こり得、光はフォトニック構造に到達しないことを概略的に示す。その界面の表面上のモスアイ構造は、いくらかの光が界面を貫通することを可能にし、それゆえ、フォトニック構造の所望の視覚効果を増大する。
【００２４】
図５は、凍結プロセスの動力学を例示する。主熱流がキューブの上面を通る場合、すなわち、氷鋳型（５０４）の壁からの熱流がわずかに存在するか存在しない場合（標準的なプラスチックトレールを使用する、自家製角氷の場合における典型的な状況）。低密度が原因で、氷（５０１）は、上面から底部まで形成される。凍結点に到達する前の水（５０２）の脱ガスなしで、氷の低いガス可溶性が、氷晶（５０５）内に気泡の出現を結果としてもたらし、最終的に構造化鋳型（３０１）の表面上に付着され、氷フォトニック構造（５０３）の内側に気泡を作り出す。かかるプロセスは、フォトニック構造のみならず角氷の透明度を破壊する。
【００２５】
図６Ａは、氷上のフォトニック構造の生産のための別の可能な不完全なプロセスを示す。図に例示される場合において、熱流は、構造化鋳型表面（６０４）に垂直な下面から来る一方で、氷鋳型の他の壁は、熱分離器（６０３）で取り囲まれる。かかるプロセスでは、氷（５０１）が、キューブの底部から生産され、気泡（６０２）は、浮遊して水（５０２）から放出される。しかしながら、氷（５０１）と水（５０２）の小さな温度差が、フォトニック構造（６０４）を運ぶ構造化鋳型からの既に形成された氷の分離を引き起こし得、間隙（６０１）を生成する。上相からの水は、間隙に浸透して、フォトニック構造を破壊し得る。
【００２６】
図６Ｂは、主熱流が氷鋳型（５０４）の上面を通るときおよび構造化鋳型（６０４）が、氷鋳型の頂部上に位置するときの潜在的な問題の実例となる。凍結プロセスの間の氷（５０１）の膨張は、チャンバの頂部を押して、構造化鋳型解離（６０１）を引き起こす。
【００２７】
図７は、例えばフォトニック構造（３０１）として機能し得るナノまたはマイクロ構造パターニングをその表面上に有する透明な結晶質氷の生産に適した凍結プロセスを例示する。凍結は、周縁の分離（６０３）に起因して、構造化鋳型（６０４）が位置する氷鋳型（５０４）の下面からである（すなわち、構造化鋳型が、最高熱流を伴う表面の頂部上に配置される）。下相からの熱流は均一であり、凍結は、下面の領域全体に沿って起こる。最適凍結温度は、−１℃から−５℃の間にあり、それは、遅い凍結プロセスを可能にし、気泡（６０２）が、形成される氷（５０１）内に閉じ込められることを防ぐ。気泡は、最終的に、上面を通って、水（５０２）から出て、テンプレート上の氷には欠陥がない。本明細書に説明されたプロセスは、方法＃１、＃２、および＃３を用いる標準的なトレールを使用して、自家製角氷上で実現され得、それらは、以下に説明される。
【００２８】
図７にならびに本発明の全ての方法および装置に関して説明された、水が構造化鋳型上で氷結されるプロセスは、構造化鋳型が氷上に配置され、加熱され、氷を融解し、次いで、氷が再び氷結されるプロセスに等しい。
【００２９】
本明細書に説明される、水または任意の水性溶液（例えば、氷の屈折率を上げるために砂糖を有する水）を追加するための手法は、注ぎ込み、流し込み、注入、噴霧を用いるまたはドリッパーによる層ごとの水の追加等（すなわち、「水を加える技法」）を含み、本発明の全ての方法および装置に適用する。
【００３０】
本発明に従う着色角氷の生産のための３つの異なる装置および方法が、以下に説明される。
【００３１】
装置および方法＃１
本発明の一実施形態が、図８〜１５に説明される。図８は、フォトニック構造（３０１）を有する構造化鋳型ベース（８０１）および加熱され得る平坦表面である周縁鋳型ベース（８０６）を有する平坦背部であって、背部の下半分において、氷鋳型ベースが、フォトニック構造を有する隆起した氷構造化鋳型ベース（８０２）である、平坦背部と、横棒（８０３）の使用で正確に半分に折り畳まれ得るグリッド（８０５）と、冷却システム（８０４）と、表面処理デバイス（８０７）と、を備える装置を説明する。
【００３２】
グリッド（８０５）は、任意選択的に、形成された角氷の湿潤吐出のために加熱されてもよい。加熱は、グリッドにおける内部チャネルを通して熱いガスもしくは水を通過させることによって、または電流を加えてグリッドの本体の加熱を経ることによって、行われ得る。
【００３３】
周縁氷鋳型ベース（８０６）は、隆起した氷構造化鋳型ベース（８０２）を加熱せずに、例えば、周縁氷鋳型ベース（８０６）を選択的に加熱する薄い加熱ラインを使用することによって、加熱され得る。
【００３４】
表面処理デバイス（８０７）は、ＵＶオゾン表面処理デバイス、コロナ処理デバイス、大気圧プラズマまたは任意の他の表面処理デバイスであり得る。
【００３５】
図９Ａは、図８に説明された装置の側面図である。水は、頂部から底部へと流れる。超音波発振器が、任意選択的に、専用の超音波発振器コネクタ（９０６）経由でグリッドに接続され、それは、より良い構造化鋳型の湿潤特性を達成することに役立ち得る。図９Ｂは、装置のグリッド（８０５）の１つのチャンバの詳細構造を示す。氷（９０１）は、好適には高い熱伝導性を有する金属でできた運搬板（９０４）上に位置する鋳型ベース（９０５）上に形成される。光学的に透明な氷晶を達成するために、水の過冷却が回避されるべきであり、氷核形成が、最も高い可能な温度で開始されるべきである。構造化鋳型上への氷核形成のための多くの技法が存在し、音響または電気的パルス、局所凍結（種入れ）の誘導、音波処理、温度プロファイルの変更（すなわち、第１の氷層が生成された後に比較的低い温度（例えば、約−５℃）で始まり、次いで、温度を（例えば、最大−１℃まで）上げること、熱流量率の変更、および氷粒子を水溶液に入れることを含む。水の前処理、例えば、精製水を結果としてもたらすプロセスなど、または最初に水を沸騰させること等が、氷の透明度を失わずに氷の蓄積率を改善することができる。鋳型ベースが、例えば、ナイロンＰＡ−６または酢酸セルロースなどの、吸湿性ポリマのような、吸水性ポリマからできる場合において、任意選択的な不凍水層（９０７）が、全プロセスの間にポリマを湿潤に保つために鋳型ベースと運搬板との間に位置する。不凍水層は、作業温度（典型的には、−１℃から−５℃）において凍結されるべきではなく、塩水または任意の他の適切な水性不凍剤からなり得る。不凍水層からの水は、構造化鋳型ベースのポリマに浸透して、表面のより良いぬれのためにそれを湿潤に保つ。鋳型ベース（９０５）の背部表面はまた、その表面積を増大して透水率を改善するために、ナノまたはマイクロ構造パターンを運ぶこともできる。装置は、不凍水層における水の高さを制御することができ、吸収された水を補償することができる。不凍水層（９０７）は、鋳型ベース（９０５）の柔軟性を増加させ、鋳型から取り出すプロセスの間に構造化鋳型ベースと氷との間の鋳型から取り出す角度を拡大することに役立ち得、それは、図１１において後に説明される。装置は、形成された氷の乾燥吐出のための空気配管（９０２）と、空気配管から来る圧縮空気を分散するためのグリッドにおける周縁通路（９０３）と、を更に備える。
【００３６】
吸湿性ポリマから作製された構造化鋳型は、複雑な表面処理または物理的力に関係しないので、ナノ構造を氷上に生産するための単純な、安価な、高耐久性、および食品計算可能性の解決策である。他の実施例は、親水性構造化鋳型表面を生産するための親水性コーティングを有するポリマであり、それは、通常、低耐久性を引き起こし、コーティング残留物を角氷内に導き得る層剥離問題（すなわち、食品適合性に関する問題）に悩まされる。グラスまたは金属酸化物はまた、親水性構造化鋳型表面を生産するために使用され得るが、その生産費用は非常に高い。
【００３７】
図１０〜１３は、図８の装置を使用する着色氷の生産の最終段階を例示する。図１０は、鋳造プロセスの終了における装置を示す。グリッドの上半分は、平坦な底半分フォトニック角氷（１００１）で満ちており、グリッドの下半分は、中央が隆起した底半分フォトニック角氷（１００２）で満ちている。
【００３８】
図１１および図１２は、鋳型から取り出すプロセスの終了における装置を示す。グリッドが、その中心上に折り畳まれ、平坦な底半分フォトニック角氷（１００１）を中央が隆起した底半分フォトニック角氷（１００２）に、それらを互いに接触させて両半分を完成した角氷に結合させるために、接触させる場合、角氷は、鋳型ベース表面から取り外される。鋳型から取り出すプロセスは、ゼロを下回る任意の温度下で、好適には−１℃から−５℃の温度において、実行され得る。この温度を下回ると、氷は、よりもろくなり、氷と構造化鋳型との接続が、より強くなり、それは、氷フォトニック構造のダメージを導き得る。プロセス全体は、凍結点を下回る温度を有する冷たいチャンバであって、鋳型から取り出す温度さえ下回り得、任意のガスで充填され得る冷たいチャンバの内側で行われる。湿気を封止されたチャンバの内側の低温度は、角氷の両半分の新たに形成された構造化面上に付着され得る湿気であって、微細な構造を破壊し得る湿気を伴わずに、チャンバを乾燥に保つ。更に、（熱または水を加えることを使用する）湿潤吐出が使用される場合では、低温度が、更なるステップの必要性を伴わずに両半分の結合を可能にする。角氷の両半分を結合するための別の代替の選択肢は、折り畳みが完了した後、グリッド内の内部チャネルを通して水をポンピングすることによるものである。水は、角氷の両半分間の溝の中に流れ、それらを共に凍結して結合する。同じ結果は、短時間、熱いガスがグリッドを通過されるときまたは電気加熱が加えられ、角氷の両半分間の溝の近くの領域を融解するときに達成される。
【００３９】
図８の装置を使用する着色角氷の生産における最終ステップは、図１３に説明されるように、グリッドから角氷を吐出することである。グリッド（８０５）の加熱は、新たに形成された着色角氷（１３０１）の吐出に役立ち得る。
【００４０】
図１４は、図８の装置によって形成された着色角氷（１３０１）の概略上面図（１４Ａ）および断面（１４Ｂ）である。鋳型の１つが中央において隆起されるので、対流を減らすためにまたは他の目的のために、空気（１４０２）もしくはＣＯ２のような任意の他のガスを有する薄い空隙容積が、独立して機能し得るまたは例えばエシェル分光計光学システムのような１つの光学システムとして機能し得る２つのフォトニック構造氷表面（１４０１）間に形成される。空隙（１４０２）、着色角氷（１３０１）断面、外側角氷表面、および内部空隙表面の形状は、限定されず、平坦、凸状、凹状、任意の角度の傾斜、または任意の３Ｄ型の形状とすることができる。これは、本発明の全ての方法および全ての装置を含める。
【００４１】
図１５は、本発明に従う他のフォトニック角氷を例示する。図１５Ａは、同質フォトニック構造（１５０１）を有する角氷を示し、図１５Ｂは、フォトニック構造が文字形状（１５０２）に配置されるフォトニック角氷を示す。
【００４２】
図１６は、モスアイ構造の効果を例示する。図１６Ａに示されるように、空気（１４０２）によって分離された２つのフォトニック構造氷表面（１４０１）を有する角氷の場合では、光が氷と空気の界面に臨界角以上で当たるときに、内部全反射が起こり、それゆえ、フォトニック構造に当たる光を減らし、構造化氷の観察可能な視覚効果を減らす。図１６Ｂに示されるように、表面の一方がモスアイ表面（１６０１）であるとき、臨界角以上でさえも、部分的な光透過が起こる。代わりに、図１６Ａに示される内部全反射が、氷反射性回折格子を生成するために使用されてもよい。
【００４３】
不凍水層（９０７）を使用する、温度プロファイルを含む凍結プロセス、水の前処理、鋳型から取り出す技法、ならびに本明細書に説明される全ての他の方法および技法を含む吸湿性湿潤技法は、装置ならびに方法＃２および＃３における同じ手法で使用され得、その逆もまた同様である。
【００４４】
装置および方法＃２
本発明の代替の実施形態が、図１７〜２６に説明される。
【００４５】
図１７は、鋳型ベース（１７０４）に取り付けられた冷媒配管（１７０１）を備える装置であって、構造化鋳型指部（１７０３）が鋳型ベースの他方側上に位置する装置を示す。装置は、プロセスの終了において形成された構造化氷を吐出する吐出器（１７０２）を更に備える。表面処理デバイス（１７０５）は、鋳型ベースの鋳型指部側に向いている。表面処理デバイスは、ＵＶオゾン表面処理デバイス、コロナ処理デバイス、大気圧プラズマ、または任意の他の表面処理デバイスであり得る。
【００４６】
図１８は、図１７の装置の底面図である。挿入図は、フォトニック構造表面（１８０１）を有する鋳型指部の先端を示し、それは、図に示されるように、鋳型指部底部表面上のみならず、構造化鋳型指部（１７０３）表面の全てを覆うことができる。鋳型指部配列は、文字またはしるしを含む任意の形状内にあり得る。鋳型指部直径、長さ、または断面形状は、水が図２４に説明される凍結プロセスの間に氷の空隙に入らない限り、限定されない。
【００４７】
図１７の装置を使用する着色角氷の生産の方法は、鋳型指部を水タンク（１９０５）の中に浸漬することを含み、そのタンクは、図１９に説明されるように、水（１９０１）で満ちており、任意選択的に超音波発振器（１９０４）に取り付けられる。鋳型指部の先端上のフォトニック構造表面（１８０１）は、水（１９０１）で充填される。鋳型指部コア（１９０２）は、任意の材料から、好適には高熱伝導性を有する材料から作製され得る。
【００４８】
図２０は、冷媒配管（１７０１）を使用して鋳型指部を冷却するステップ、および穿孔されたフォトニック氷（２００１）を形成するステップを示す。図２１は、水を空にした後の新たに形成された穿孔されたフォトニック氷を示す。
【００４９】
図２２は、埋め込まれたフォトニック構造氷表面（２２０１）を有する穿孔されたフォトニック氷（２００１）を与えるために、吐出器を使用（１７０２）する、穿孔されたフォトニック氷（２００１）の吐出プロセスを示す。機械的吐出（すなわち、乾燥吐出が、いくつかの任意選択的な手法で行われ得る）を生じさせるためのいくつかの選択肢が存在し、限定されるものではないが、機械的な力を使用すること、氷から鋳型を分離するために鋳型寸法を変更する（すなわち、凍結プロセスの前に寸法を増大させ、プロセス終了後にそれを減少させる）こと、鋳型ドラフトを使用すること、高情熱比材料を使用すること等を含む。同じ乾燥吐出原理が、要求される場合に、方法ならびに装置＃１および＃３において実現されてもよい。
【００５０】
穿孔されたフォトニック氷要素（２００１）が、取扱いの間に吐出された後、および冷たい水がその生産プロセスの終了において加えられるまでの温度は、ゼロを下回るべきであり、環境は、乾燥しているべきである。
【００５１】
いくつかの穿孔されたフォトニック氷要素（２００１）が、次いで、図２３に示されるように、氷鋳型タンク（２３０１）の内側に配置され、タンクは、次いで、図２４に示されるように、（凍結点に近い）冷たい水（２４０２）で充填され、カバー（２４０１）で覆われる。カバー（２４０１）は、任意選択的に、水入口を有し、氷鋳型タンクは、任意選択的に、凍結プロセス全体を通して連続的に流動する水を可能にするための穴を有する。
【００５２】
図２４の構造は、次いで、フォトニック表面（２２０１）を運搬する小さな空隙を有する図２５に示されるようなフォトニック角氷（２５０１）を生産するように氷結される。
【００５３】
フォトニック構造が、氷が氷結されたままであるのと同じ期間にわたって続くことを確実にするために、空気またはガスが必要であり、フォトニック構造を、生産プロセスの間に氷で再び充填されることからおよび使用中のときに氷の融解の間に水と接触することから分離する。この場合であるかどうかを試験するために、３および４ミリメートルの直径で１５ミリメートルの深さの穴を透明な角氷の中に開けた。次いで、角氷を水のグラスの中に入れて、回転させた。閉じ込められた空気は、氷が融解されるまで３および４ミリメートルの穴の内側にとどまり、穴の内部表面を乾燥に保った。
【００５４】
フォトニック角氷（２５０１）を氷鋳型タンク（２３０１）から取り外した後の、図１７の装置を使用することによって生産された最終的な着色角氷の概略図は、図２６に示される。
【００５５】
別の選択肢は、図２３〜２６に説明したステップなしで、穿孔されたフォトニック氷要素（２００１）を飲料と直接的に使用することである。
【００５６】
装置および方法＃３
本発明の更なる実施形態が、図２７〜３６に例示される。
【００５７】
図２７および２８は、水入口穴（２８０４）を有する中心円柱を有する水タンク構造（２７０７）を備え、かつ平坦表面（２７０４）によって取り囲まれたピストンヘッド（２８０１）を備える装置であって、ピストンヘッドの頂部が、フォトニック構造表面（２７０１）を有する隆起した氷構造化鋳型ベースと圧縮空気入口穴（２７０２）とを備え、冷媒配管（２８０３）および圧縮空気配管（２８０２）が、ピストンヘッド（２８０１）の中心に埋め込まれる、装置を示す。装置は、超音波発振器（２７０５）を更に備える。表面処理デバイス（２７０６）は、フォトニック構造表面（２７０１）を有する隆起した氷構造化鋳型ベースに向いている。表面処理デバイスは、ＵＶオゾン表面処理デバイス、コロナ処理デバイス、大気圧プラズマ、または任意の他の表面処理デバイスであり得る。隆起した氷構造化鋳型ベースの断面形状ばかりでなく隆起の長さは、図に示されるように、その頂部上のみならず、その表面の全体上にフォトニック構造表面（２７０１）を有する、任意の形状または長さであり得る。
【００５８】
上記装置を使用する着色角氷の生産の第１のステップは、図２９に説明されるように、できる限り凍結点に近い温度にある水（２７０３）で水タンク構造（２７０７）を充填して、ピストンヘッド（２８０１）を一段引き下げて、水入口穴（２８０４）を通して水を中心円柱までポンピングし、フォトニック構造表面（２７０１）を有する隆起した氷構造化鋳型ベースと水を接触させることである。ピストン運動（図に示されない）のための機構は、空気圧式、液圧式、電気式、または他のものであり得る。
【００５９】
次いで、円柱の内側の水が、図３０に示されるように、氷（３００２）を生産するように冷却され、フォトニック構造表面（３００１）を氷構造化鋳型と氷の界面に生産する。
【００６０】
次に、空気が、鋳型から取り出すプロセスのために圧縮空気配管（２８０２）を通して供給される。ピストンヘッド（２８０１）が、もう一段引き下げられ、水（２７０３）が、水入口穴（２８０４）を通って空隙容積を充填することを可能にする。圧縮空気配管（２８０２）は、空気が、ピストン運動の間に穴（２７０２）から、空隙容積を通って、最大凹部（３１０１）まで入り、それの内側に閉じ込められることを可能にする空気入口パイプとして今や機能する。凹部は、以下の氷膨張よりも大きな容積を有し、それの内側の空気が、図３１に示されるように、フォトニック構造氷表面を乾燥に保つ。
【００６１】
円柱の内側の水が凍結されると、新たなフォトニック構造表面（３００１）が、氷構造化鋳型と氷の界面に生産され、一方、古いフォトニック構造表面（３００１）は、図３２に説明されるように、内部空隙（３２０１）のおかげで乾燥したままになる。
【００６２】
空隙内の温度は、鋳型から取り出すプロセスが終了した後、および水が加えられるまで、ゼロを下回るべきであり、環境は乾燥しているべきである。
【００６３】
図３３〜３４は、形成される角氷に別のフォトニック構造表面（３００１）を生産するための上記プロセスの別の繰返しを説明する。プロセスは、典型的には０〜２５回繰り返され得る。代替的に、適切なデバイスを用いて、連続プロセスが、フォトニック構造表面の繰返しを有する長いフォトニック氷棒を生産するために適用されてもよい。フォトニック氷棒は、各角氷が典型的には、１〜５つのフォトニック構造表面を含む別々の角氷に後で切断されてもよい。かかるプロセスでは、繰返し数に制限はない。
【００６４】
図３５は、プロセスの終了を示し、ピストンヘッド（２８０１）が押し上げられ、新たに形成された着色角氷（３００２）を生産装置の外に押し出す。内部空隙（３２０１）は、フォトニック構造表面（３００１）と平坦氷表面（３５０１）の間に空気を閉じ込める。
【００６５】
図２７および２８の装置を使用することによって生産された最終的なフォトニック角氷（３６０１）が、図３６に概略的に示される。
【００６６】
図３７は、本発明のある実施形態に従う、テキストおよびシンボルを有する回折格子構造化鋳型を生産するための簡単で安価な手法の実施例を示す。水平要素（３７０１）を有する回折格子および垂直要素（３７０３）を有する回折格子が、それぞれ、水平回折格子要素（３７０２）を有する文字と垂直回折格子要素（３７０４）を有する文字とに切断され得る。会社のロゴ（３７０５）もまた、切断され得る。次いで、水平文字およびロゴならびに垂直背景（３７０６）との組み合わせ鋳型が生産され得る。テキストおよびシンボルを有する回折格子鋳型を生産するための別の安価な手法は、例えば、レーザマーキングによる要素の局所除去によるものである。
【００６７】
視覚効果を増強するための任意選択的な手法は、結晶質フォトニック氷を有する飲料を、グラスの内部表面または（グラスが透明である場合には）外部表面上に例えば金属などの反射層をコーティングされたグラスもしくはコップに、または偏光子材料から作製されたグラスに供給することである。
【００６８】
ポリマは、広範囲の用途における光学デバイスの実現のための魅力的な材料である。それらの高速で簡単な処理技術は、費用効果的な大量生産を可能にすると同時に、それらの調節可能な特性は、設計における高い柔軟性を提供する。熱可塑性ポリマの処理は、過去十年にわたって連続的な開発を経験して、射出成形が、最近、費用効果的な大容量のナノ／マイクロ構造マスター鋳型複製、ならびに高温型押し、ロールツーロール技法、および他多数のものにおいて重要な役割を果たす。材料可溶特性を使用する、例えば、鋳型構造を酢酸セルロースの中に複製するためにアセトンを使用する、化学的鋳型複製は、ポリマをベースとしたマスター鋳型の費用効果的な大量生産のための別の可能な方法である。
【００６９】
氷プラント工場、レストラン、カフェ、ホテル、パブ、映画館、および他の多数の事業のための大量生産分量でのフォトニック構造製氷機の生産は、単一の角氷の末端価格のみならず、構造化鋳型の耐久性および食品適合性において大きな検討を必要とする。本明細書に説明された単純で安価な方法と共に、ポリマ鋳型上のナノ／マイクロ構造型押し複製または化学的鋳型複製を使用することは、この技術を適切にさせ得る。
【００７０】
しかしながら、液体の水は、テンプレートにおけるナノ構造に浸透せず、表面を完全に湿らせず、すなわち、カシー（Ｃａｓｓｉｅ）状態であるので、かかる表面は、氷にナノ構造を生産するのに適していない。
【００７１】
製造の実施例
１５００ｎｍよりも小さい特徴サイズで水を型押しさせる試みにおいて、以下の方法のうちの１つ以上を試験した。
Ａ．親水性鋳型材料、例えば、
ａ．金属酸化物（二酸化チタン、酸化亜鉛等）などのような親水性金属、
ｂ．ＰＡ６、ＰＡ６／６、ＰＥＴ等のような親水性ポリマ、
ｃ．セルロース上のグラフトポリアクリロニトリルなどのような親水性ポリマのグラフティングプロセス／技法による親水性ゴム、
ｄ．グラスなどの使用。
Ｂ．表面処理、例えば、
ａ．ＵＶオゾン洗浄、
ｂ．コロナ処理、
ｃ．誘電障壁放電、
ｄ．水（Ｈ２Ｏ）プラズマ、
ｅ．大気圧プラズマ、
ｆ．高水吸収性材料、例えば、ＰＡ６、酢酸セルロース（ＣＡ）、およびエチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）などのような吸湿性ポリマを使用する水含浸、
ｇ．浸漬コーティングまたはスピンコーティングを使用する金属酸化物コーティング、同じ技法を使用する金属コーティングに次ぐ酸化コーティングのような、親水性食品適合表面コーティング、
ｈ．基本的な酸洗浄のような湿潤溶液処理などの適用。
Ｃ．物理的力、例えば、
ａ．液圧、
ｂ．音波処理（超音波）、
ｃ．真空、
ｄ．電気的な表面電荷（誘発双極子）などの使用。
Ｄ．水への界面活性剤の添加、例えば、
ａ．Ｅ４３２〜Ｅ４３６のような食用界面活性剤、
ｂ．Ｅ３２２のような天然界面活性剤、
ｃ．界面活性剤を有する水を使用する鋳型コーティング、
ｄ．回折格子鋳型上に凍結する界面活性剤を有する薄い水の層、次いで、普通の（界面活性剤なしの）水の凍結を続けるものなど。
【００７２】
様々な表面および修正、ならびにそれらの組み合わせを以下の２つの単純な試験で試験した。
１．氷フォトニック構造化―成功裏に構造化した氷から期待される視覚効果を試験した。「良好」マークは、視覚効果を生じるプロセスに与えられ、「不合格」マークは、視覚効果が提示されない場合に与えられる。いくつかの場合では、視覚効果が期待されない（例えば、モスアイ構造を試験するときに）または試験が行われなかったときに、「Ｎ／Ａ」マークが与えられる。
２．ウォーターブレイク試験（ＡＳＴＭ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ、Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｆｉｌｍｓ  ｂｙ  Ｗａｔｅｒ−Ｂｒｅａｋ  Ｔｅｓｔ、Ｆ２２−０２）―鋳型表面が、逆浸透（ＲＯ）水に浸漬され、垂直位置に引き出され。排水がその表面上に膜としてとどまるとき、親水性を示し、「合格」マークが与えられる。水膜が１分以内に不連続膜に分裂するとき、疎水性表面を示し、「不合格」マークが与えられる。以下の表１〜５の結果に示されるように、ウォーターブレイク試験結果と氷フォトニック構造化結果の強い相関関係は、ウォーターブレイク試験が、ある表面が構造化角氷のための鋳型に適しているかどうかを迅速に試験するために使用され得ることを示唆する。
【００７３】
異なる処理を使用するまたは使用しない、異なる表面の試験の結果を以下の表１〜５に要約する。
【表１】
2017517714.tif 000003
【表２】
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【表３】
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【表４】
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【表５】
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【表６】
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【００７４】
上記の全ては、例示の目的のために提供されており、本発明を決して限定することを意図されない。
【図１】
2017517714.tif 000009
【図２Ａ】
2017517714.tif 000010
【図２Ｂ】
2017517714.tif 000011
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２６】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
2017517714.tif 000054
【図２８】
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【図２９】
2017517714.tif 000056
【図３０】
2017517714.tif 000057
【図３１】
2017517714.tif 000058
【図３２】
2017517714.tif 000059
【図３３】
2017517714.tif 000060
【図３４】
2017517714.tif 000061
【図３５】
2017517714.tif 000062
【図３６】
2017517714.tif 000063
【図３７Ａ】
2017517714.tif 000064
【図３７Ｂ】
2017517714.tif 000065
【図３７Ｃ】
2017517714.tif 000066
【国際調査報告】
2017517714.tif 000067
2017517714.tif 000068