CN1489521A - 用于收集和输送液体的微结构化表面薄膜组合件 - Google Patents

Abstract

一种薄膜或带，它的一个主表面由包含有许多通道的微结构化特征形成，所述通道由相互隔开的伸出部分形成。所述微结构化薄膜也能收集液体并控制对这些液体的定向输送，供下一步除去液体之用。输送可以是被动式的，也可以是主动式的(即通过施加位能引起或增强输送)。本发明的微结构化薄膜和带的用途是以层合板组合件形式(用来除去溢流)和工业制品形式，例如用于计算机键盘和其它装置和组合件，从它们除去液体是有益的。本发明也用途于蒸发和冷凝的用途。在一个实施方案中，至少有一个形成在微结构化表面上的交叉通道与相邻的通道连通，使液体在相邻通道之间流动。

Description

用于收集和输送液体的微结构化表面薄膜组合件

发明的背景

本发明涉及能收集液体并对该液体定向输送到后续工序加以除去的微结构化薄膜和带子。输送可以是被动式的或主动式的(即通过施加位能进行增强)，本发明在许多工业用途和组合件中很有实效。

在工业用送中液体的收集(例如，溢流液、冷凝液、墨水、污水池液等)，如果让该液体保持一段时间，则可能引起以后的问题。某些液体的处理问题会导致腐蚀，动力损耗，过量残留，效率下降，能量利用不充分，危及安全等。

现有的控制液体的方法集中在通过以下一些方法防止在表面上液体的聚积，例如使用吸附材料，保护性薄膜和带子，以及密封胶。然而，所述的这些方法，在表面存在液体时，均不能有效除去液体。

以结构化表面上的液体输送，可根据引起液体流动的机理来表征。在液体的输送属于非自动的液体流动情况时，是指液体流动大都是由施加于结构化表面的外力引起的，这样的液体输送机理被认为是“主动式的”。另一方面，在液体的输送属于自动的液体流动情况时，是指液体流动不是由外力的介入而引起的，这样的液体输送机理被认为是：“被动式的”。

根据具体的用途已开发了主动式的液体输送制品，包括与液体输送装置结合的吸收垫或液体渗透层。例如，美国专利NO.5437651(Todd等人)和NO.5349965(McCarver)所述的毡片，包括主动式液体输送和吸收的垫子或液体渗透层。在每种情况下，在基底的表面上形成通道用以导向基本上来自液体渗透层整个区域的液体流动。这些制品能除去液体，具有起着液体吸收和贮存层作用的液体渗透层和/或形成的液体收集层。在Todd等人的美国专利中，一块柔性的衬垫板与一个吸收部分接触，对衬垫板抽真空。衬垫板包括许多通道，这些通道控制着由抽真空装置很均匀地提供给整个吸收部分表面的真空度。在McCorver的美国专利中，具有可渗透液体的上表面和不可渗透液体底面的柔性衬垫或真空导轨与抽真空装置相连，当液体流径液体渗透层时抽真空，就将液体吸入液体收集室，并将累积的液体抽去。该液体收集室具有一些分隔装置，将所述室分隔成一些通道，从而使所述室在处于负压状态时不致于损坏。

另一种可在市场上购得的柔性液体输送制品是商品名为“液体控制”板真空毡片(Techno Medical Products inc.制造)。在外科手术过程中该制品用来吸收从手术部位流出的液体。该装置的吸收毡体放置在许多平行并封闭的通道上。在通道表面有一些孔洞可同与吸收毡片相通，从而使由毡片回收的液体可被吸入通道内。所述平行通道连接到与抽抽空管道相通的汇流管上。于是，在液体聚积在毡片内后，通过抽真空可使液体流经许多通道除去。

美国专利NO.6080243(Insley等人)叙述了一种流体异向装置，它具有敞开式结构化表面可与液体输送源连接。该专利揭示了设置有许多通道的敞开式多孔结构化表面以及使液体在分配汇流管和至少许多通道之间流动的一个槽子。液体输送源(例如真空发生器)连接到分配汇流管上。

美国专利NO.3520300(Flower)，NO.4747166(Kuntz)和NO.5628735(Skow)叙述了采用主动式的和被动式的液体输送方法的柔性液体输送装置的例子。美国专利NO.4533352(Van Beek等)和NO.4679590(Hergenroeder)揭示了其他除去液体用的有通道的毡片的例子。美国专利NO.5514120叙述了具有有通道的液体输送结构的被动式液体输送装置的例子，该专利揭示了采用具有微结构承载亲水表面的液体操纵膜，更佳的是与可渗透液体的顶片、背片以及置于顶片和背片之间的吸收芯层组合起来使用。该液体操纵膜能促使液体迅速定向铺展，它是与吸收芯层接触的。

发明内容

本发明使用微结构化液体控制薄膜提供液体的主动式和被动式输送，用于在工业组合件中收集液体和/或除去液体以的用途。

液体控制薄膜的用途可包括：输送液体到远距离的位置，将液体收集在薄膜本身上，或将液体分散在增大的表面区域上促使液体更快蒸发。微结构化的表面具上有微结构化的形貌，在一些优选实施方案中，所述微结构化表面是一种合适的亲水性和柔性的聚合物薄膜。所述薄膜的性质通过其结构和材料将加以说明。

在一个实施方案中，本发明是一种包括液体控制层和基底层的层合组合件。所述的液体控制层具有顶面和底面，顶面具有将液体收集其内的受液区和除液区。顶面也有微结构承载表面，其上面有许多通道，控制液体在顶面上从受液区到除液压的定向流动。此层合组合件包括使液体控制层的底面与基底层附着的装置，以及在液体控制层顶面除去来自除液区的液体的装置。

多孔盖层可放置在液体控制层上面的受液区。在微结构承载表面上的通道具有通道的两端，而且除液装置优选在邻近一个通道端抽取通道内的液体。在另一个实施方案中，所述除液装置在邻近两个通道端抽取通道内的液体。除液装置可包括一种吸收材料与除液区连通。除液装置也可包括与除液区内各通道相连的液体收集汇流管，而且除液装置还可进一步包括与液体收集汇流管连通的真空发生器。在一个实施方案中，除液装置包括液滴收集器。在一个优选的实施方案中，液体控制层是一种聚合物薄膜，它可包含改变特征的添加剂或有个改变特征的表面涂层。所述添加剂可选自阻燃剂、疏水剂、亲水剂、抗菌剂、无机物、金属颗粒、玻璃纤维、填充剂、粉土、纳米颗粒等。

另一实施方案中，本发明是一种包括液体控制层和板式基底层的层合板组合件。所述液体控制层具有顶面和底面，顶面具有其中包含许多通道的微结构承载表面，这有利于控制置于其中的液体定向流动。所述的层合板组合件包括使液体控制层的底面与板式基底层附着的装置。所述的层合板组合件上有个盖层，所述盖层具有顶面和底面。盖层的底面置于液体控制层的顶面上，在其间形成相对封闭的通道结构。所述的层合板组合件包括沿着形成在液体控制层的顶面和盖层的底面之间的通道结构的除液装置。所述盖层最好是个盖板，可选自毡毯、砖片、油毡、木材、混凝土、金属或疲劳毡片。在一个实施方案中，盖层是多孔的，它可用非织造织物制成。盖层的底面最好用压敏胶粘剂附着在液体控制层的顶面上。

在一个优选的实施方案中，除液装置可沿通道结构形成压力梯度。液体控制层的顶面最好其上面有至少一个交叉通道，有利于液体在通道之间流动。然后，通过液体控制层有个除液孔与交叉通道和除液装置连通。在另一个优选实施方案中，在液体控制层的顶面上形成许多交叉通道，以促使通道之间液体的流动。液体控制层有许多除液孔，其中每个除液孔与一个交叉通道和除液装置连通。在一个优选实施方案中，通道由大致平行的脊形成，所述脊包括具有第一高度的第一组脊和具有更高的第二高度的第二组脊。在所述第二组脊中每个脊的上部的熔化温度低于其下部。每个通道最好有通道的两端，除液装置在邻近一个(或两个)通道端，从通道中抽取液体。在一个优选实施方案中，液体控制层是聚合物薄膜，它可包含改变特征的添加剂或有改变特征的表面涂层。所述添加剂可选自阻燃剂、疏水剂、亲水剂、抗菌剂、无机物、金属颗粒、玻璃纤维、填充剂、粘土、纳米颗粒等。通道的几何形状选自直线形，曲线形、辐射形、平行、非平行、无规则形、交叉形等。

本发明的一个实施方案是在具有许多通道型的聚合物微结构化液体输送表面上形成可交错的液体流动通道的方法，所形成的通道能改变其中液体的流动方向，使其转入需要的第一定向通道中，而且所形成的通道能控制置于表面上液体的排出和蒸发。所述方法包括在聚合物微结构化液体输送表面上形成至少一个交叉通道，从而至少连接许多通道中两个相邻的通道，使液体在其间流动。

在本发明的方法中形成通道的步骤，最好是施加热量和/或压力于聚合物微结构化液体输送表面，用以形成其上面的交叉通道。在一个优选的实施方案中，聚合物微结构化液体输送表面上的通道通常由一些平行脊形成，所述平行脊包括具有第一高度的第一组脊和具有更高的第二高度的第二组脊。所述第二组脊的每个脊的上部，最好其熔化温度低于其下部，而且形成通道的步骤包括施加热量于聚合物微结构化表面的部分，使温度提高到足以熔化第二组脊的上部，但不致于熔化其下部。另一方面，所述通道由其中有液体流动的谷的大致平行的脊形成，而且形成通道的步骤包括切除去相邻通道间的脊的部分。在一优选实施方案中，聚合物微结构化液体输送表面形成了具有相对的顶面和底面的层的顶面，形成可供选择的液体流动的通道的方法，还包括形成从层的顶面通到底面的除液孔，所述除液孔与交叉通道连通。然后，所述方法还包括促使流体在聚合物微结构化液体输送表面上流向除液孔，而且所述方法还进一步包括使除液孔和液体接受器相连。在一优选实施方案中，本发明的方法还包括将盖层(可以是多孔的)附着在聚合物微结构化液体输送表面上。

在本发明的另一个实施方案中，本发明提供增强置于表面上的液体的蒸发速率的方法，所述表面包括将薄膜的敞开表面形成为具有许多通道的聚合物微结构承载表面，其中的通道通常由其间有谷的，相互间隔开的突出部分形成。所述方法包括将液体加到薄膜的聚合物微结构承载表面上，其中通道形成得有利于沿着每个接受液体的通道能自动地芯吸液体，于是由于沿着每个通道谷的X方向的液体空间分布和在每个通道突出部分之间的Y方向的液体空间分布，以及由于在Z方向每个通道内形成的液体弯月面的高度差异，增加了液体暴露的蒸发有效表面积。所述方法还包括将在微结构承载表面上增大的液体蒸发的有效表面积暴露于环境气氛中。

在一优选的实施方案中，本发明的方法包括将置于微结构承载表面上的液体暴露于流动的空气流中。本发明的方法最好还包括将足够量的液体加在聚合物微结构承载表面上，用以形成表面上的液体连续流动。此外，本发明的方法可包括收集表面上流过的不蒸发液体，该液体经进一步处理后，将此从表面上收集的液体再循环加到表面上。在一优选实施方案中，所述方法包括将至少一部分在表面上流动的液体暴露于流动的空气流中，所述的空气流通常与在表面上液体流动的方向相反。另一方面，所述空气流的流动方向可大致垂直于在表面上液体流动的方向。

在另一个实施方案中，突出部分是脊和/或可以是沿通道呈不连续的。在一个实施方案中，聚合物微结构承载表面有第一端和第二端，本发明的方法包括将足够量的液体加入到表面邻近第一端的部位，并将表面取向，从而使表面的第一端高于表面的第二端(例如暴露面可被调整在大致垂直的平面上)。本发明的方法可进一步包括在聚合物微结构承载表面上形成一些附加的表面结构特征，其目的是增加承载液体的表面积。在另一个优选实施方案中，聚合物微结构承载表面具有在第一端和第二端间延伸的一些大致平行通道，而且本发明的方法进一步包括将表面取向，使通道的一端高于另一端。另一方面，所述微结构承载表面可被制成使其中间部分低于它的第一端和第二端。在一优选实施方案中，本发明的方法进一步包括在聚合物微结构承载表面中加入添加剂，所述添加剂选自阻燃剂、疏水剂、亲水剂、抗菌剂、无机物、金属颗粒、玻璃纤维、填充剂、粘土、毫微颗粒等。

图示简述

图1a和图1b是说明表面上液体相互作用的示意图。

图2a～图2k是说明本发明液体控制薄膜的实施方案的局部截面图。

图3a是根据本发明的主动式液体输送装置的透视图，该装置具有结构化层，装在该结构化层上的盖层，用以提供与真空发生器相连的许多隔开的通道，以及将此结构化层附着在基底上的胶粘剂层。

图3b是说明根据本发明制得的层叠式排列的结构层的部分截面图。

图4是根据本发明的另一种主动式液体输送装置的透视图。

图5是图4的主动式液体输送装置的一部分经放大的截面图。

图6a和图6b是说明其他通道结构的结构层的顶视图，它可用于根据本发明的主动式液体输送装置。

图7a是说明本发明另一种主动式液体输送装置的示意图。

图7b是图7a装置的顶视图，为便于说明而去除了其中的部分盖层。

图8a是说明本发明另一种主动式液体输送装置的示意图。

图8b是图8a装置的顶视图，为便于说明而去除了其中的部分盖层。

图9是类似于图8b的顶视图，它在孔之间有吸收带，为便于说明而去除了其中的部分盖层。

图10是类似于图8b的顶视图，它在孔之间形成有交叉通道，为便于说明而去除了其中的部分盖层。

图11是本发明另一种主动式液体输送装置的顶视图，它采用侧面的液体收集汇流管，为便于说明而去除了其中的部分盖层。

图12a是说明用于评价本发明的收集和除去液体特性的试验装置的示意图。

图12b是图12a的试验装置的示意顶视图。

图13是用于评价本发明的蒸发特性的试验装置的透视图。

图14是经测试所得的蒸发速率图。

图15是经测试所得的蒸发速率图。

图16a是说明本发明的其上面有一定量液体的通道化的微结构化表面的示意图。

图16b是沿图16a的16b-16b线的示意截面图。

图17a是说明用于评价本发明的传热和传质特性的试验装置的示意图。

图17b是沿图17a的17b-17b线的示意截面图。

图18是实施方案15的液体控制薄膜的局部截面图。

图18a是图18的液体控制薄膜的一部分放大图。

虽然几个优选的实施方案显示在上列图中，但其它的实施方案也可以考虑，其中的有一些在下列讨论中作了描述。总之，本发明所列举的实施方案只是作为说明来揭示的，而不是限制本发明。很清楚，本领域的技术人员可对本发明作出出许多改进，仍将包括在本发明的范围和精神内。

定义

除非另有规定，下列术语应与下列定义一致：

液体控制薄膜(“FCF”)是指至少具有一个主表面的薄膜、片或层，它包括能够处理、导向、容纳、自动芯吸、输送、或控制液体的重复的微型复制的表面图案。

液体输送薄膜(“FTF”)是指至少具有一个主表面的薄膜、片或层，它包括能够自动芯吸或输送液体的微型复制的表面图案。

液体输送带是指具有某些装置的液体控制薄膜，所述装置能将薄膜的另一主表面附着到基底上。

微型复制(microreplication)的含义是指经过一种过程形成微结构化表面，在该过程中，结构化表面的许多特征是单个特征的重现。

受液区是指排列为起始接受液体的结构化表面的任何区域或部分。

除液区是指促使液体在结构化表面上输送而离开受液区的任何区域或部分。

长径比是指通道的长度与通道的水力学半径之比。

水力学半径是指通道的可润湿截面积除以通道的可润湿周长。

优选实施方案的详细说明

本发明涉及包括液体控制薄膜组合件的制品。在本节的开始部分，将对合适的液体控制薄膜作个一般说明，然后说明包括这些薄膜的制品和实施例。

在美国专利序列号NO.08/905481；09/099269；09/106506；09/100163；09/099632；09/099555；09/099562，以及美国专利NO.5514120；5728446；6080243中叙述了用于本发明的合适的液体控制薄膜。本发明的优选液体控制薄膜是呈片状或薄膜状，而不是呈纤维状。本发明的液体控制薄膜的通道，与由纤维形成的织物、泡沫材料、纤维束相比，能让液体流动更为有效。在纤维中形成的通道壁会显示出较随机的波动，并使表面复杂化，这样就影响了过经通道的液体流动。与此不同，本发明的通道是由预先确定的图案精确复制的，形成一系列一根根敞开的毛细通道，这些通道在主表面延伸。这些在片或薄膜中形成的微型复制通道优选基本上沿着每个通道的长度方向是均匀而有规则的，更优选从通道到通道都是均匀而有规则的。这样的薄膜和片优选是薄的，有柔性的，生产成本低的，能够形成其指定用途所要求的材料性质，而且根据需要，能在其一个面上有固定装置(例如用胶粘剂)，从而在使用时能容易施加用于各种表面上。在有些实施方方案中，可能要用刚性薄膜。

本发明的某些液体控制薄膜能够沿着薄膜通道自动而均匀地输送液体。影响液体控制薄膜自动输送液体(即水、饮料、冷凝液、洗液等)能力的两个主要因素是：(i)表面的几何形状或构形貌(通道表面的毛细管情况、尺寸和形状)，(ii)薄膜表面的本性(例如，表面能)。为了达到所要求量的液体输送能力，设计者可调节液体控制薄膜的结构和形貌和/或调节液体控制薄膜表面的表面能。为了使由液体控制薄膜形成的封闭通道起芯吸作用，所述液体控制薄膜需要是充分亲水的，使所用的液体能润湿其表面。一般言之，为了促使敞开通道中的自动芯吸作用，液体必须能润湿液体控制薄膜的表面，而且其接触角须为等于或小于90度减去凹槽角的一半。

本发明液体控制薄膜的通道可选用能达到所要求液体输送量的任何几何形状，而优选容易复制的几何形状。

本发明的液体控制薄膜可由适于注塑或压花的任何一种聚合物材料形成，这些聚合物材料例如包括：聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚氯乙烯、聚醚酯、聚酰亚胺、聚酯酰胺、聚丙烯酸酯、聚乙酸乙烯酯、聚乙酸乙烯酯的水解衍生物等。其中优选聚烯烃，特别是聚乙烯或聚丙烯、它们的共混料和/或共聚物、以及丙烯和/或乙烯与少量其它单体(例如乙酸乙烯酯或诸如丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯的丙烯酸酯)的共聚物。优选聚烯烃的原因是它们的物理性质优异，加工容易，其生产成本低于其它具有类似特性的热塑性材料。聚烯烃容易按注塑辊或压花辊表面进行复制。它们有韧性，经久耐用，而且能很好地保持其形状，因此，经注塑加工或压花加工后的薄膜容易处理。亲水性的聚氨酯因其物理性能优异和固有的表面能高，也被列为优选的聚合物材料。液体控制薄膜也可由热固性树脂(可固化的树脂材料)注塑成形，这些热固性树脂例如包括：聚氨酯、丙烯酸酯树脂、环氧树脂和有机硅树脂，并且通过辐照(例如，用热辐射、紫外线辐射或电子束辐射)或水分而进行固化。上述这些材料可含有各种添加剂，包括：表面能改性剂(例如表面活性剂和亲水性聚合物)，增塑剂、抗氧化剂、颜料、隔离剂、抗静电剂等。合适的液体控制薄膜也可用压敏胶粘剂材料制造。在某些情况下，通道可用无机材料(例如，玻璃、陶瓷、或金属)形成。液体控制薄膜优选在接触液体时能基本上保持其几何形状和表面特性。

固体表面被液体润湿的敏感度，通常表征为接触角，接触角是在液体置于水平的表面上并稳定以后，该液体与固体表面所呈的角。它有时称为“静态平衡接触角”，有时本文就称为“接触角”。

如图1a和图1b所示，接触角θ是在固体表面上的液滴在其与该表面接触点位置的切线与固体表面之间所形成的角。如果液滴的切线垂直于固体表面的平面，则其接触角为90°。如图1a所示，如果接触角等于或小于90°，则被认为固体表面被液体所湿润。在固体表面上的水滴或水溶液滴所形成的接触角小于90°，则该固体表面通常称为“亲水的”。本文所指的“亲水的”只表示固体材料的表面特性，即它能被水溶液润湿，而并不表示该材料是否吸收水溶液。于是，无论片材对水溶液是不可渗透的或是可渗透的，该材料还是可称为亲水的。因此，用于本发明液体控制薄膜的亲水性薄膜可以是由属于固有亲水性的树脂材料(例如聚乙烯醇)所制得的薄膜。在固体表面上形成几乎为零接触角的液体被视为使固体表面完全润湿。然而，聚烯烃是属于典型的固有疏水性的，如图1b显示，聚烯烃(如聚乙烯或聚丙烯)薄膜与水形成的接触角通常大于90°。

根据被微型复制的薄膜材料的本性，以及所输送液体的性质，为保证制品有充分的毛细作用力，可根据需要对薄膜表面进行调整或改性。例如，可对液体控制薄膜的表面进行改性，以保证它具有充分的亲水性。与本发明的液体控制薄膜接触的主液体是水。因此，如果本发明的液体控制薄膜是用途于包含水之类的这些液体时，这些薄膜通常必须被改性(即，通过表面处理，施加表面涂层或试剂)，或加入经挑选的试剂，这样就对薄膜表面赋予了亲水性，使其接触角成为90°或小于90°，因而增强了所述液体控制薄膜的润湿性和它的液体输送性能。使其表面亲水性的合适方法包括：(i)引入表面活性剂；(ii)施加具有亲水性聚合物的表面涂层；(iii)用亲水性硅烷进行处理。设想还有其它的方法。

本发明的液体控制薄膜可以有各种表面形貌，优选的液体控制薄膜上可有许多V型或矩形截面的通道，及其组合，以及具有第二级通道的结构，即，通道内的通道。为了能沿着多孔通道自动芯吸或输送液体，要求微结构化表面/V型通道的液体控制薄膜与液体界面之间的接触角符合下式：

                            θ≤(90°-α/2)

式中，θ是液体和薄膜的接触角，α是第二级V型通道凹槽内夹角的平均值(参见图2g)。

可用任何一种已知的合适方法在本发明的液体控制薄膜上形成亲水性表面。表面处理可采用：例如，施加表面活性剂、等离子处理、真空淀积、亲水性单体的聚合、在薄膜表面上接枝亲水性组分、电晕或火焰处理等。还可以将表面活性剂或其它合适的物质，作为固有特征的改性添加剂，在薄膜挤出时与树脂渗混。通常优选采用在用于制备液体控制薄膜的聚合物组合物中加入表面活性剂的方法，而不是依靠施加表面活性剂涂层的方法，这是因为涂上去的涂层可能会填满(即变钝)通道的凹槽，从而干扰本发明所要求的液体流动。在涂布涂层时，形成的涂层较薄为宜，这样有利于在结构化表面上形成均匀的薄层。可加在聚乙烯液体控制薄膜中的表面活性剂的说明性例子，可列举商品名为TRITON^TMX-100(供应商Union CarbideCorp.，Danbury，CT)，这是一种辛基苯氧基聚乙氧基乙醇非离子型表面活性剂，其用量为0.1～0.5重量％。对本发明的薄膜进行表面改性的说明性方法是施涂含1％的水溶液，其中溶质的90重量％以上是式1的反应产物，小于10重量％是式2的反应产生：

式1

其中，n＝8(97％)，n＝7(3％)，

式2

其中，n＝8(97％)，n＝7(3％)。上述这些试剂的制备方法揭示在美国专利NO.2915554(Ahbrecht等人)中。

在本发明的工业用途中，适合于增加其经久耐用需要的其它表面活性剂材料包括PolystepB22(供应商Stepan Company，Northfield，IL)和TRITON^TMX-35(供应商Union Carbide Corp.Danbury，CT)。

如上述讨论，可将表面活性剂或表面活性剂的混合物涂布于液体控制薄膜的表面，或浸渍在制品内，用以调节液体控制薄膜或制品的性质。例如，可能需要使液体控制薄膜的表面比起不涂布上述这些表面活性剂组分的薄膜表面，其亲水性更大。

本发明的优选实施方案中，在包含所述液体控制薄膜的制品的整个使用寿命期间，它保持了所要求的液体输送性能。为了确保表面活性剂在液体控制薄膜的整个使用寿命期间的有效性，所述表面活性剂在制品的整个使用寿命期间最好在制品中的含量充分，或者使所述表面活性剂固定在液体控制薄膜的表面不流失。例如，羟基官能性表面活性剂可通过将表面活性剂用2-或3-烷氧基硅烷官能团进行官能化，使之固定在液体控制薄膜上。然后，所述表面活性剂可涂布于液体控制薄膜的表面上，或浸渍在制品内，然后将所述制品接触水分。水分将导致水解，随后缩合产生聚硅氧烷。羟基官能表面活性剂(特别是1，2二醇表面活性剂)也可通过与硼酸根离子结合而固定化。合适的表面活性剂包括：阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂，以及非离子型表面活性剂，但是优选非离子型，因为它们的刺激性较小。

特别优选聚乙氧基化表面活性剂和聚葡萄糖苷表面活性剂，它们包括聚乙氧基化烷基醇、芳烷基醇，以及烯基醇、环氧乙烷和环氧丙烷共聚物(例如，“Pluronic”和“Tetronic”)，烷基聚葡萄糖苷、聚甘油酯等。在美国专利序列号08/576255中揭示了其它合适的表面活性剂。

如上述讨论，亲水性的聚合物或聚合物的混合物之类的表面活性剂可涂布于液体控制薄膜的表面上或浸渍在制品内，用以调节液体控制薄膜或制品的性能。也可以将亲水性的单体加到制品原料中，并在现场聚合形成相互渗透的聚合物网络。例如，可加入亲水性的丙烯酸酯和引发剂，并通过加热或光化辐射使之聚合。

合适的亲水性聚合物包括：环氧乙烷的均聚物和共聚物；掺合入下列化合物的亲水性聚合物，所述化合物包括：诸如乙烯基吡咯烷酮的乙烯基不饱和单体、羧酸、磺酸、诸如丙烯酸的膦酸官能性丙烯酸酯、诸如丙烯酸羟乙酯的羟基官能性丙烯酸酯、乙酸乙烯酯及其水解衍生物(例如聚乙烯醇)、丙烯酰胺、聚乙氧基化丙烯酸酯等；亲水性的改性纤维素，以及诸如淀粉和改性淀粉的多糖、葡聚糖等。

如上述讨论，可将亲水性的硅烷或硅烷混合物涂布于液体控制薄膜的表面，或浸渍在制品内，用以调节液体控制薄膜或制品的性能。合适的硅烷包括：在美国专利NO.5585186中揭示的阴离子型硅烷，以及非离子型或阳离子型亲水性硅烷。在某些情况下可优选阳离子型硅烷，其优点是某些这类硅烷被认为也具有抗菌性能。

如前面所提到的，本发明的液体控制薄膜的通道，只要能实现所要求的液体输送，可以呈任何的几何形状。在某些实施方案中，如图2a～2i所示，液体控制薄膜只在一个主表面上有第一级通道，而在另一些实施方案中，如图2j和图2k所示，液体控制薄膜在两个主表面上都有第一级通道。

如图2a所示，本发明的液体控制薄膜20包括聚合物材料层22，在所述层22的两个主表面的一个上有结构化表面24。所述层22包括主体层26，而结构化表面24是从主体层66凸出形成的。主体层26起支撑结构化表面24的作用，用以保持连同层22内单个的结构化特征。

如图2a所示，根据这里图示说明的实施方案，通道30可由一系列V型侧壁34和峰形成在层22内。每个峰或突出部分可形成沿每个通道的连续脊，或者所述峰可作为不连续部分(例如：针、棒等)而形成，而这些峰仍起着形成其间通道的作用。在某些实施方案中，将盖层(在图2a中未表示出来)置于结构化层24的上面，从而有助于形成通道。在某些情况下，侧壁34和峰36可完全没有改变地从层22的一个边缘延伸到另一边缘，但在某些用途中，可能要求将侧壁34缩短，而只沿着结构化表面24的一部分将峰36延伸。于是，形成在峰36之间的通道30可完全从层22的一个边缘延伸到另一边缘，或者这些通道30只形成在层22的一部分上而延伸。只在层22的一部分上延伸的通道30，可从层22的一个边缘开始延伸，或者可在层22的结构化表面24范围内的中间部位开始并终止。通道30以预先确定的，较好是有规则的排列形式，形成在聚合物材料的连续表面上。

也可设想其它的通道结构，例如，如图2b所示，液体控制薄膜20’有通道30’，通道30’在稍微扁平化的峰36’之间有较宽的平坦谷。如同图2a的实施方案，可将盖层(图中未表示出来)沿着一个或多个峰36’固定，以形成分隔的通道30’。在这种情况下，底表面38在通道侧壁40之间延伸，而在图2a的实施方案中，两个侧壁34沿直线41相互接触。

图2c图示另一种液体控制薄膜20”，其中宽通道42形成在峰36”之间，但是有许多较小的峰44位于两个峰36”的侧壁40’间，而不是图2b中通道两个侧壁40之间的平坦表面，于是，这些较小的峰44形成了其间的第二级通道46。峰44可与36”具有同样高度，也可以小于峰36”的高度，而且如图所示，若干个峰44建立了第一级宽通道42，所述的第一级宽通道42中有一些较小通道46。峰36”和峰44其本身之间或相互之间并不一定均匀分布。

图2d～图2k图示了本发明液体控制薄膜的各种可供选用的实施方案。虽然图2a～图2k图示了延伸的，线性结构的通道，但是也可提供其它结构的通道。例如，沿着通道的长度方向，通道可有不同的截面宽度，也就是沿着通道的长度方向，通道可以发散和/或收敛。通道壁在通道的延伸方向或在通道的高度上也可以是不规则的，而非规则的。一般言之，至少能够提供多个隔开的通道部分的任何一种通道结构形都是可以设想的，所述的隔开通道部分在液体输送装置内，从第一点延伸到第二点。如果需要，通道的结构可以是沿其整个长度方向保持隔开。

参阅图2g，在平坦薄膜50内，一种优选的几何形状是直线性的第一级通道48。第一级通道48中又有多个第二级通道52，第二级通道52形成了许多凹槽54。这些凹槽54(或第二级通道52，其中所述的第二级通道52呈V型，并具有基本上笔直的侧壁)具有10°～120°，优选10°～100°，更优选20°～95°的凹槽夹角(即α角)。所述的凹槽夹角通常是在形成凹槽的侧壁上取从凹槽到离凹槽2～1000微米处的正割角，所述的凹槽夹角优选在第二级通道侧壁中点位置处的正割角。已知夹角宽度小的凹槽通常可提供更长的垂直方向的芯吸距离。然后，如果α角太狭小，则液体的流速将显著降低。如果α角太宽，则凹槽或第二级通道可能无法产生所要求的芯吸作用。当α角变为更狭小时，为达到类似的液体输送量，液体的接触角不必小到如同具有较大夹角宽度的凹槽或通道时接触角必须小的程度。

对第一级通道夹角的要求并不严格，只要它不致于宽大到使第一级通道失去引导液体流动的作用就行。一般言之，第一级通道的最大宽度不超过3000微米，优选不超过1500微米。形成第一级通道的V型通道的夹角通常为10°～120°，优选30°～110°。如果V型通道的夹角太狭小，则第一级通道的基底就没有充分的宽度，这样它就不能够容纳足够数目的第二级通道。一般言之，最好是第一级通道的夹角比第二级通道的夹角大，这样就能在第一级通道的基底上容纳两个或两个以上的第二级通道。一般言之，第二级通道的夹角至少比第一级通道的夹角小20％(对V型第一级通道而言)。

参阅图2g和图2j，第一级通道(48，56)的深度“d”(即峰的高度，或者离通道凹槽最低处的上部高度)基本上是均匀的。深度“d”的优选范围为5～3000微米，更优选25～1500微米，特别优选50～1000微米，最优选50～350微米。已知在某些实施方案中，薄膜的通道(48，56)深度超过上述的适用范围。如果通道过分深，则液体控制薄膜的总厚度也会过分厚，于是薄膜可能趋于不必要的坚硬，在基底处第一级通道的宽度可充分容纳两个或两个以上的第二级通道。

图2j和图2k图示了液体控制薄膜在两个主表面上有第一级通道。如图2j所示，一个主表面上的第一级通道56可在水平方向上与另一表面上的第一级通道位置错开，或者如图2k所示，在相背的两个主表面上的第一级通道56可以直接对准。如图2j所示，具有位置错开的通道的液体控制薄膜能形成最大的芯吸表面积，同时所用的材料最少。此外，所制得的具有两面上位置错开的通道的液体控制薄膜，由于减小了薄膜层的厚度和坚硬性，因此它比图2k所示的具有两面上对准通道的液体控制薄膜，可以令人感到更柔软。如图2k所示，本发明的液体控制薄膜，其中可有一个或多个孔58，所述孔58能使与液体控制薄膜的上表面接触的部分液体输送到薄膜的底面，所以改进了对液体输送的控制。孔不必与通道的凹槽对准，其宽度不也不必与通道相同。在孔内的液体控制薄膜的表面有较好是亲水性的。

如图2g和图2j所示，在每个第一级通道(48，56)中至少有两个第二级通道(52，60)，以及至少有两个凹槽(54，62)，每个第二级通道(52，60)中的凹槽由第二级峰(64，66)隔开。一般言之，每个第二级通道常只有一个凹槽，但是，如果第二级通道是矩形截面的，则每个第二级通道就有两个凹槽。形成第二级V型通道的第二级峰(64，66)通常以夹角β表征，所述的夹角β通常等于(α¹+α²)/2，其中，α¹和α²是两个相邻的第二级V型通道(52，60)的夹角，假定形成每个第二级通道的两个侧壁是对称的，而不是弯曲的话。一般言之，β角为10°～120°，优选10°～110°，最优选20°～100°。第二级峰也可能没有明显的顶端和夹角，呈扁平状的(这时，其夹角理论上为零)或弯曲状的，例如，凸形或凹形。每个第一级通道(48，56)最好至少有三个第二级通道(52，60)和/或至少有三个凹槽(包括任何与终端通道相关的凹槽(54，62)，例如图2g所示的凹槽68或凹槽70)。

每个第二级通道(52，60)的深度(从凹槽54到第二级峰64的顶端的高度)在液体控制薄膜的长度方向上是相同的，该深度通常至少为5微米。第二级通道(52，60)的深度通常为第一级通道的深度的0.5～80％，优选5～50％。一个峰的任一边上的两个凹槽(54，62)的间距在液体控制薄膜的长度方向上也较好是相同的。对于在液体控制薄膜的一个给定长度方向上的每个通道而言，第一级和/或第二级通道的深度和宽度的差异不超过20％，优选不超过10％。如果第二级通道的深度和形状的差异超过上述范围，则对沿液体控制薄膜的液体输送的速率和均匀性产生很大的不利影响。一般言之，第一级和第二级通道应是连续并未受到干扰的。

图3a是一个主动式液体输送装置74，它包括聚合物材料层75，在层75的两个主表面的一个上有结构化表面76。装置74还包括促使液体在主动式液体输送装置74的结构化表面上流动的位能发生器78。层75还包括伸出结构化表面76的主体层80。主体层80起着支撑结构化表面76的作用，以保持层75内所有一个个结构化特征，而且如本文所述，在主体层80中可包含添加剂或其它层。

层75可由柔性的，半硬的，或坚硬的材料组成，可根据所述主动式液体输送装置74的具体用途来选用。层75是聚合物材料，因为这种材料可以精确地成形，用以形成微结构化表面76。由于聚合物材料具有许多不同性质能适合各种用途的需要，所以聚合物材料具有很大的通用性。例如，聚合物材料可根据柔软性，刚性，渗透性等来选用。聚合物层75的采用也使结构化表面的制造具有重复性，能产生许多高密度通道。当复上盖层后，就形成许多隔开的液体流动通道82。于是可得出高度分配的液体输送系统(即，它有在结构化表面的外表面上分配位能的许多通道)，该系统适合于以高度的精确性和经济性来制造。结构化聚合物表面76可由相同材料或不同材料的主体层75来形成。

如图3a所示，在层75一边的每个通道82是开口的，形成了通道进口。于是，液体可通过由通道82导向的进口84，流向层75的另一边，然后流到连接管86。连接管86通过出口(图中未表示出来)与每个通道82呈液体连通，也与位能发生器78呈液体连通。连接管86可制成各种不同的形状，而如图3a所示，包括汇流管88，汇流管88与形成在内部的压力通风系统(图中未表示出来)一起提供，并与通道82呈液体连通。压力通风系统可以就是个在汇流管88内的一个室，而汇流管88至少与许多通道82密封相连。汇流管88如同层75可以是柔性的，半坚的，或坚硬的。第二级汇流管(图中未表示出来)也可在具有进口84的层75的这一边，这样就能根据具体的用途将液体提供给通道82。汇流管可用微型复制的通道来形成(例如，收敛通道)。

根据本发明，连接管可以是能使位能从位能发生器输送到许多通道的任何合适的形式，以上对具有压力通风系统的汇流管和管道作了说明，其它的连接装置也可设想用于本发明，例如，压缩偶联管或密封装置，它们能将一条管道连接到有液体流动的通道中，并将具有较高或较低位能的区域与周围环境隔离并相分隔。所述的连接装置还可包括具有毛细作用的纤维制品，例如内径小于10微米的纤维制品，每个连接装置与各个通道呈液体连通相连，使各股液体分散地流经各隔开的通道。连接装置也可能是一个或多个模制室，相对于互相隔开的液体流动通道是整体的或非整体的微结构化液体导管，或者例如，一个系统或装置，该系统或装置能使互相隔开的微结构化液体流动通道固定在离心机上，或者使液流(如喷射流)在通道的进口或出口处被导向。

为了隔离或封闭沿峰90的至少部分通道82，可将盖层92置于在结构化表面76上。于是，盖层92封盖了至少许多通道82，结果在毛细作用的组件4中形成隔开的液体流动通道。此毛细作用的组件94的厚度通常为1～10毫米，较好为2～6毫米。盖层92可同样密封连接到汇流管88上，从而在沿着通道82，从第一位能到第二位能形成位能差的基础上，使许多隔开的通道82形成主动式液体输送通道。盖层92的厚度通常为0.01～2毫米，它可由任何的保护性薄膜、层合板、或其它工业装置上的功能性部件形成。如果本发明的通道是密封的，由于隔开的小通道的周向强度的作用，使此柔性的通道系统通常可经受得起高压，而不会破裂。

盖层92可固定到结构化表面76的部分或全部的峰90上。这可以用热粘合法或用通常的胶粘剂进行粘合的方法，该胶粘剂要选用与盖层92所用的材料和聚合物结构化层75的材料相容(当胶粘剂用于此目的时，所选用的胶粘剂必须是不会立即或经过一段时间后流进和阻塞所粘合的通道82)。隔开通道82的形成可用下列方法来完成，如热粘合，超声焊接，压缩，机械啮合(如压配合)等。此固定可完全地沿着峰90到盖层92来实施，或者可用点焊法，固定可以以有规则的或随机的间隔来实施。盖层92也可仅仅置在结构化表面76上，无需用胶粘剂粘合或其他方式固定之。

盖层92可由聚合物材料组成，所述的聚合物材料可用本文所述用于结构化聚合物层的聚合物。盖层724也可以是，例如射流喷网法的布，纺粘法的布，吹塑微纤维，或梳理过的非织造布等。所选用的聚合物应使盖层92不需要用胶粘剂就能固定在结构化表面76上。可选用这样的聚合物，它可通过加热(例如，由超声焊接操作进行加热)使盖层牢固地焊到结构化表面上。在某些用途中，盖层可以是多层(例如，油毡层复盖的非织造布坯层)。在这种情况下，所述非织造布层可在结构化表面上起砂滤器的作用，并且也可起增加复盖或粘合油毡层的有效表面的作用。

位能发生器基本上可以是能对许多液体流动通道82产生位能差的任何装置，它用来推动液体从第一位置流到第二位置。此位能应能充分引起或促使引起液体流经许多液体流动通道82，这是以任何具体用途的液体特征为基础的。如图3a所示，位能发生器78可包括一个真空发生器(V)，该真空发生器(V)可以常规或以其他方式连接到一个添用的收集器96上。该收集器96通过常规的柔性管98被连接到汇流管88上，可供液体通过。于是，液体从起毛细作用的组件94的外面吸入进口84内，然后，经通道82、汇流管88、管道98，流入收集器96。该收集器96的优点是可以排出其含有物，或者可另外连接到常规的排水系统。

在位能发生器78包括真空发生器(V)的情况下，经汇流管88提供给通道82的真空，可充分使盖层92与峰90封接，也就是真空本身可使盖层92压紧着峰90，从而形成隔开的通道82。由结构化表面76所形成的每个通道82较好地被盖层92封闭，从而形成了能够独立地提供位能的隔开通道82的最多数目。通道82之间液体的短路现象可以有效地减至最小，由外部位能发生器提供的位能可以更有效地分配在层75的结构化表面76上。当位能发生器78包括真空发生器时，汇流管88不必封接于通道82上，而就置于靠近通道82的开口部分。

在微结构化表面或毛细作用组合件，与液体输送装置或位能发生器之间的连接，可通过可拆卸的或固定的汇流管按需要来实现。根据具体的配套或用途要求可以采用多路位能发生器。压差是一种有效的促使液体流动的方法，可用来驱使液体流过微结构表面。压差的形成可以使用泵的系统，以施加正压或负压来实现。

其它的位能发生器可代替真空发生装置(V)或与其组合起来用于本发明。导致或促使液体流经通道82的任何方式基本上都可用于本发明。位能发生器与通道化的结构和/或毛细作用组件是隔开的，换句话说，位能发生器并非是通道化结构和/或毛细作用组件所固有的。即是，本发明不是只依靠通道化结构的性质(例如，依靠毛细作用)导致液体流动。其它位能发生器的例子包括(但不限于)：真空泵、真空抽液器、压力泵、以及各种压力系统，例如风扇、电磁式液体传动装置、电磁系统、声波流动系统、离心机、静水压头系统、重力系统、吸收剂系统，以及任何其它已知的或最近研制的液体传动系统，所述的液体传动系统能用来产生至少引起或促使液体流动到某种程度的位能差。此外，所施加的直接作用于液体上的任何场力，例如，引起液体在本发明的通道内流动的离心力或磁场力都可视为液体流动位能。此外，位能发生器可运作成使液体流在结构化表面上，而不是使液体从结构化表面流开或流去。通过芯吸作用也可使液体流经通道，此时通道内的大气压力产生了使液体流动的位能。本发明在飞机上的用途中，飞机的升压可用来产生为形成液体流动的位能所需的压差。

虽然图3a所示的液体输送装置具有包括多个V型峰90(例如图2a所示)的结构化表面76，而结构化表面76的其它形貌结构也可使用。此外，在某些实施方案中，可叠置上两个或多个结构化化表面，为的是增加液体流动的容量(例如参阅图3b)。这样的配置同样能增加在结构化表面的叠加层之间相对通道取向的可能结构，并增加了可将位能施加于一个或多个层的可能性。叠加层可根据具体的用途，包括不同的通道结构和/或通道数，此外，这种叠加结构的类型可特别适用于要求有一定的液体输送容量，而因宽度受限制，只能用较狭小的液体输送装置的场合。于是可使狭小型的装置增加液体流动容量。如本文所述，叠加层可用本文所述的任何一种常规方法使其相互结合，叠加层可以仅仅相互叠加，使得叠加的结构完整性可充分形成隔开的液体流动通道。如上所述，当将真空用作位能发生器时，就能增强液体输送能力。叠加系统可包括多个连接部件，使具有不同位能的多个位能发生器连到叠加系统中的各子系统上。

参阅图3a，层75用合适的胶粘剂层102附着在基底100上。胶粘剂层102优选是压敏胶粘剂层，但也可以用其它固定部件，例如，一双对置的机械紧固件，其它胶粘剂组合物或胶带，钩子和环的紧固件，以及对置的场(如电场或磁场)。所述的胶粘剂层102可以仅为连续的或不连续的压敏胶粘剂层，或者所形成的胶粘剂层具有本文所定义的微结构化表面。在一个实施方案中，所形成的胶粘剂层本身包括层75和结构化表面76。

基底100可具有适合对层75支撑的任何形式，它可由刚性材料或柔性材料形成，例如，基底可以是金属、木材、或由聚合物材料形成，而且基底可用作底板、壁、外部的或内部的结构化表面的一部分。根据用途要求，液体输送装置74可包括盖层92和/或收集液体的连接管86。

在某些用途中，要求另一种形式的液体收集系统，图4就显示这样一种系统。层75的上部有结构化表面76，底部有胶粘剂层102。结构化表面76有许多通道82(图4中所示平行的直线通道)。在结构化表面76上可形成一个或多个交叉通道，例如，交叉通道105、106、107和108。在结构化表面开始形成以后(例如，在结构化表面76模塑在聚合物材料的层75内后)，交叉通道被加到结构化表面76上。可以将邻近通道82之间的峰90去除一部分来形成交叉通道，例如，通过使用热和/或压力，或者通过在结构化表面76的上面复盖能够输送液体的带状物，将这些部分切去或除掉。

工艺中居后(在微结构化层75施加于基底后)的压花方法实现了在液体输送装置75的表面上产生供液体连通的通道的一个优选实施方案。结构化表面76可用热电阻丝进行压花，用以形成每个交叉通道，这样就可在用途中为液体在通道82和现有的和新形成的液体出口之间提供液体连通的方法。这样的液体出口可包括中心除液孔110(如图4所示)，或者在交叉通道不相互交叉的情况下，可包括用于每个交叉通道的隔开的除液孔。每个除液孔在层75，胶粘剂层102和基底100中延伸。

如图5所示，液体收集系统可以液体连通地连接上一个孔110。在某些用途中，该液体收集器可包括液体贮槽112，该液体贮槽112通过合适的导管114与孔110相连。此外，该液体收集系统可包括位能发生器116，该位能发生器将位能提供给系统，用于使流体在结构化表面76上流动(液体流经通道82，交叉通道105、106、107或108，孔110，导管144后，流到贮槽112)。贮槽112可以仅仅是一个收集器或贮液槽，位能发生器116(如果采用)可以是真空泵或本文所述的任何其它类型的位能发生器。在提供多个孔110(例如，每个交叉通道一个孔)的用途中，同样也有多个导管114，每个导管114连接一个或多个孔110到贮槽112(或分开的贮槽)。

又如图5所示，结构化表面76可采用类似于图2c所示的形式，其中，某些通道的峰90a比其它的通道的峰90b高。于是，当去除部分的峰材料，以形成交叉通道(例如，图5中交叉通道105)时，只需要除去每个峰90a的上部120，以形成交叉通道并形成控制液体在结构化表面76上的通道82中流动的方法。在一个优选实施方案中，形成每个较高峰90a的上部120的材料，其熔化温度低于形成峰90a的下部122的材料，而且通过加热形成交叉通道时，其加热的温度控制在足以熔化峰90a的上部120，但不熔化峰90的下部122。在图4和图5所示的主动式液体输送装置中通常采用盖层，而在这些图中，盖层没有显示出来。

可优选采用平行通道(如图5所示)，如上所述，也可考虑其它可供选用的通道图案。图6a和图6b是可形成本发明液体输送装置中结构化表面的其它可供选用的通道结构的顶视图。如图6a所示，结构化表面可有多个隔开的不平行的聚集通道130，用以提供液体的中间收集。这些聚集通道130连接到一单根隔开的通道132上，而隔开的通道132则连接到出口或除液孔(图中没有表示出来)。如图6b所示，中心通道134连接到许多通道分支136上，通道分支136因类似的理由可被设计成复盖一特定的区域。根据本发明，只要能将许多隔开的通道从结构化表面的一部分上第一点位置连通到第二点位置设置，通常可考虑采用任何图案的通道。如同上述的实施方案，图6a和图6b所示的图案化通道最好用盖层复盖，以便进一步形成隔开的液体流动通道，能将位能提供给基本上与相邻通道无关的某个特定通道。

关于上述根据本发明所设想的任何通道，这些通道都由结构化层的第一主表面上的结构化表面形成在结构化层内。根据本发明的通道，其结构都是隔开的，这样就使得从周围环境中收集液体的任何一个通道独立于其它通道。每个通道的微结构尺寸促使液体以大容量作液体的单相流动。只要液体中没有空气夹入，就能显著降低噪声的发生，而且通过主动式液体输送装置进行输送的液体上受到很小的应力。

本发明微结构化表面上一个个液体流动通道基本上是隔开的，也就是在一个通道中液体的流动与邻近通道中的液体无关。通道互相之间独立地接受位能，使液体沿着或通过一定的通道流动。流入一个液体流动通道的液体最好不会有明显的量流入相邻的通道，尽管在相邻通道间可能有一些扩散。重要的是有效地保持这些微通道的隔开特点，保证液体的有效输送和保持所提供的这种通道的优点。但是，在所有实施方案中的全部通道未必都是隔开的，有些通道可能是隔开的，同时另一些通道却不是隔开的。此外，通道的“隔开”可能是一种例如由波动的压力引起的暂时的现象。

结构化表面是形成隔开的液体流动通道的微结构化表面，其中每个通道的最小长径比(长度/水力学半径)为10∶1，在某些实施方案中，长径比超过100∶1，在另一些实施方案中，长径比至少为1000∶1。在顶端，长径比可能无限大，但通常小于1000000∶1。通道的水力学半径不超过300微米。在许多实施方案中，通道的水力学半径小于100微米，也可小于10微米。虽然对于许多用途，水力学半径通常是越小越好(水力学半径可能是亚微米级)，而对于大多数实施方案，水力学半径通常不超过1微米。以下将作进一步的详细说明，形成在上述这些参数内的通道，可通过主动式液体输送装置有效地输送大容量的液体。

结构化表面也可提供具有非常薄的剖面的结构化表面。于是，所设想的主动式液体输送装置中的结构化聚合物层的厚度小于5000微米，也可能小于1500微米。为此，通道可由峰高大致为5～1200微米和峰间距约10～2000微米的峰来形成。

根据本发明的微结构化表面提供了其系统容量高度分配的液体流动系统，也就是说，流经这样的液体流动系统的液体容量是分配在大面积上的。微结构通道密度从每厘米10条直至每厘米1000条(在通道宽度方向上测得)，这样就能产生高流量的液体输送。一般言之，当采用如图3a所示的汇流管时，和将汇流管置于在通道进口和出口处相比，每单个通道的长径比至少增加400％，更好是至少增加900％。长径比的大幅增加，分配了位能效应，从而有利于本发明主要优点的发挥。

用于本发明的合适的液体通道可以是任何合适的几何形状，通常是矩形截面的(典型高度为50～3000微米，宽度为50～3000微米)，或者V型截面的(其纵深为50～3000微米，其高度为50～3000微米)，V型通道的夹角通常为20～120度，优选45度。目前优选的结构有嵌套的结构，在嵌套结构内的主通道的高度为200微米，而在基底上每隔225微米重复出现三个相同间距的通道，每个通道深40微米。组合式通道也是可行的，通常优选的是矩形通道内又包含有更小的矩形或“V”型通道。

本发明液体输送薄膜的一个优选实施方案是图2i所示的一种可供选用的液体控制薄膜138。该薄膜138具有形成在两峰140之间的宽通道139。许多较小的峰141位于两个峰140的侧壁142之间。于是，较小的峰141之间就形成了第二级通道143。较小峰141不如峰140高，如图所示，形成了有一些较小通道143分布在其内的第一级宽通道139。

相邻峰140之间中心到中心的距离优选约9密耳(在相邻的峰140和峰141之间中心到中心距离约2.6密耳)。峰壁锥度约11E锥度。每个峰在其顶部形成横向宽度约1密耳的平顶。在峰140的基底，其宽度约2.5密耳。在较小峰141的基底，其宽度约1.3密耳。峰140的高度约7.8密耳，峰141的高度约1.6密耳。主体层即基础层144承载着峰140和峰141，是由相同材料同时由挤出过程制成。图2i的薄膜138由含1％TRITON^TMX-35非离子型表面活性剂的Tenite聚乙烯18BOA(供应商Eastman Chemical Corporation，Kingsport，TN)制成。第二主体层145被粘合(例如，通过共挤出)在基础层144的底面上。第二主体层145优选由PE Eastman Tenite聚乙烯18BOA制成(不含表面活性剂)。液体控制薄膜138的标称总高度是11密耳，基础层144的高度约1密耳，第二主体层145的高度约2密耳。在另一个实施方案中，图2i的液体控制薄膜138的总厚度(高度)是15密耳，这包括由所形成的成为更高的峰140提供的附加高度。此外，液体控制薄膜在底面上还可有个连接层。

如上所述，本发明的合适的液体控制薄膜的各部件层可以通过诸如挤塑、注塑、压花、热压等加工方法制造。在压花过程中，基底(例如热塑性材料)发生形变或成形。该过程通常在高温和可能在压力下进行。基底材料最好复制或大致复制主模上的结构化表面来制成。因为此加工方法制得的最较小的结构，而且有时在加工过程中需要重复许多次，因此被称为微型复制。微型复制的合适方法描述在美国专利NO.5514120中。

在一个实施方案中，本发明涉及液体控制系统，该系统包括液体控制薄膜(例如，微型复制的芯吸部件)，它通过毛细作用将液体从一个区域输送到另一区域。液体控制薄膜的存在有利于地面可迅速处理(例如吸收)大量的溢流液、泄漏液，以及冷凝液，于是就防止了由有害的液体引起的对支撑梁的腐蚀。特别是本发明的液体控制薄膜部件起着将液体(如溢流液)从食品加工或飞机上厨房等区域除去的作用，能防止腐蚀(或者例如，为防止腐蚀，让飞机上盥洗室的盥洗液流到收集器)。

本文结合例子叙述了本发明的液体输送系统，并说明了本发明的某些特点。在一个优选的主动式液体输送实施方案中，系统包括：液体控制薄膜；胶粘剂层；用于固定的基底；盖层；真空或位能发生器；以及液体收集部件。在一个优选的被动式液体输送实施方案中，系统包括：液体控制薄膜；胶粘剂层；用于固定的基质。这些系统的部件和其变型在本文中作了详细讨论，而且在所包括的例子中作了进一步说明。虽然这些部件的具体组合可作为优选实施方案进行揭示，但可以设想可将各个实施方案所揭示的特点结合起来，成为本申请发明专利范围的目的。

在本发明的制品中也可以使用一种吸收材料，例如，用作贮槽收集从溢流区或泄漏区流出或除去的液体。本发明制品的优点是具有各种不同的制品结构。优选的结构可以体现吸收材料的表面积增大，从而有利于处理更大体积的液体。

合适的吸收材料包括纤维织物型材料，例如，机织物、非织造织物、编织物、缝编织物或吸收性泡沫材料。另一方面，吸收材料可以是吸收性聚合物，例如水解胶体或亲水性聚合物(如超吸收性材料)。水解胶体(例如，淀粉、改性纤维素、明胶或其它蛋白质、多糖等)或超吸收材料(例如，改性淀粉、丙烯酸酯、淀粉/丙烯酸酯共聚物、丙烯酰胺和其它乙烯基聚合物等)可以固定在基体(例如，常规的水解胶体敷料的疏水性基体)上，或者也可以是亲水性凝胶基体的一部分(例如，用紫外线或电子束固化的丙烯酸酯)。吸收部件也可同时包含纤维织物和吸收性聚合物。吸收垫也可以包含抗菌剂。

为便于说明再参阅图2a，层22包括结构化表面24和基础主体层26。层22可在其与结构化表面24相背的面上还可有一个或多个附加的材料层(例如层26a和层26b)，或者这样的附加层或其它材料可埋在主体层26内。主体层26(可能其中还包括附加层或其它材料)构成用于结构化表面24的基底。用于本发明液体控制制品的合适的基底，包括本技术领域内已知的常规基底，例如包括：非织造织物和机织物、编织物、薄膜、泡沫材料，以及其它熟知的基底材料。优选的基底是薄的(例如，厚度小于1.25毫米，优选小于0.05毫米)和有弹性的基底。这些类型的基底有助于确保其贴合性，以及使本发明液体输送层紧密粘合到或粘合在凹凸不平的基底表面上。优选的基底材料包括聚氨酯(例如，Estane)，聚醚聚酯(例如，Hytrel)，聚醚酰胺(例如，Pebax)，以及聚烯烃(例如，Engage，低密度聚乙烯)。另一种有用的基底其中还含有阻燃材料。多层法通过许多层(其中一层或几层含有阻燃材料)的共挤出可用来形成微型复制薄膜。(例如由Kollaja等揭示的，PCT国际公开号NO.WO99/28128)，并保持其表面的亲水性。

用于本发明液体输送制品的合适的胶粘剂包括可对各种极性或非极性基底提供合适粘合性的任何种类胶粘剂。优选的胶粘剂是压敏性的，在某些实施方案中优选抗吸水性的和不产生腐蚀的。合适的压敏胶粘剂包括：基于丙烯酸酯、聚氨酯、克拉顿(Kraton，这是Shell公司生产的丁苯嵌段聚合塑性塑料)和其它嵌段共聚物、有机硅的胶粘剂，还有橡胶基胶粘剂(包括天然橡胶、聚异戊二烯、聚异丁烯、丁基橡胶等)，以及上述这些胶粘剂的混合物。压敏胶粘剂的组分可以有某些增粘剂、增塑剂、流变改性剂，以及活性组分(例如，抗菌剂)。在胶粘剂使用前，用可剥离的衬里保护胶粘剂的表面。

可用于本发明的胶粘剂组合物的优选的压敏胶粘剂，是施加在各种基底上的常规胶粘剂，例如，丙烯酸酯共聚物(揭示于美国专利NO.RE24906)，特别是丙烯酸异辛酯和丙烯酰胺按97∶3的共聚物。也可优选丙烯酸2-乙基己酯和丙烯酸异冰片酯按65∶35的共聚物，用于此目的的适用胶粘剂揭示在美国专利NO.5804610和NO.5932298中。另一种适用的胶粘剂可以是阻燃性胶粘剂。也可设想使用含有抗菌剂的胶粘剂，该胶粘剂揭示在美国专利NO.430509和4323557中。

结构化表面也可以形成在胶粘剂层上，在这种情况下，所述胶粘剂必需由具有液体芯吸图案的镜像的微型复制衬里所承载，或者所述胶粘剂必需有充分的屈服应力和/或抗蠕变性，能防止在贮存期间图案的流失。通过胶粘剂的稍微交联(例如，采用共价的和/或离子型交联剂，或通过提供充分的氢键)可以非常方便地实现屈服应力的增加。也已知胶粘剂层可用相同的方法使其不连续，从而使其容易施加而不起泡。适用于本发明胶粘剂组合物的衬里可由牛皮纸、聚乙烯、聚丙烯、聚酯及其复合物构成。

最好在衬里上用隔离剂涂布，隔离剂例如是含氟化合物或有机硅。例如，美国专利NO.4472480揭示了具有低表面能的含氟化合物衬里。优选的衬里是用有机硅隔离剂涂布的纸、聚烯烃薄膜、或聚酯薄膜。市场上可购得的用有机硅隔离剂涂布的纸，例如有POLYSLIK^TM[供应商James River Co.，H.P.Smith Division(BedfordPark，IL.)]，以及由供应商Daubert Chemical Co.(Dixon，IL.)提供的用有机硅隔离剂涂布的纸。更优选的衬里是由Daubert提供的1-60BKG-157纸衬里，这是一种具有水基有机硅隔离剂表面的优质压延牛皮纸。

本发明的各种改进和变更对本技术领域内的行家是显而易见的，只要不脱离本发明的范围和精神。本发明的液体输送装置可用于许多工业和商业领域。不带有盖层(直接暴露于周围环境中)的结构化表面特别适合于蒸发冷凝液的收集，以及大容量液体的收集和除去的用途上。带有盖层的液体输送装置被认为特别适合于收集和控制地面上溢流液的用途，就能防止对地下结构的腐蚀。对于本发明的进一步具体用途和其结构将在以下实施方案中进行说明。

实施例

组I——主动式输送示例

实施例1——用于收集，输送和除去液体的一个液体除去系统，它由附着在基底上的未结构化平坦薄膜形成。施加位能来增强液体在薄膜上流动，在平坦的薄膜材料上面复盖着盖层。如图7a和7b所示，平坦的未结构化薄膜由平坦的聚乙烯薄膜150形成，它用双面压敏胶粘剂附着在基底152上，并用油毡制的盖层154复盖其上(此盖层154不是附着在薄膜150上，只是复盖在薄膜150上)。通过真空系统156抽真空(6英寸汞柱)的方法提供位能，该真空系统156包括孔158、导管160、收集贮槽162、以及真空泵164。真空促使在薄膜150下面的区域连续脱水，这就有助于收集该区域溢流的液体。进行试验的区域大致为18英寸×36英寸，它有被排成二列的10个排水口或孔158，每列中间距约2英寸。每个孔158的直径为0.25英寸，导管160的内径为0.375英寸。根据所施加的真空位能的强度，可使孔间距和孔的尺寸制成最大。

图7a和图7b系统的测试是将薄膜150水平放置，然后再其上面倾洒200毫升含有红色食品色素的水来进行的，该系统(包括基底152、薄膜150和盖层154)是模拟飞机上的地面组合件，将该系统在短时间内倾斜到一边(如154a这一边)，这是模拟飞机登陆或起飞期时其地面的取向。在油毡制的盖层154中没有孔，所以置于盖层上的水经盖层边缘流到盖层下面，在10分钟期间，在液体贮槽162内收集了150毫升水(即75％的液体除去率和收集率)。

实施例2——用于收集、输送和除去液体的一个液体除去系统，它由附着在基底上的液体输送带形成。对该系统在飞机上，特别是用于装在飞机机仓内的厨房和盥洗室上的用途(例如作底层地板)进行评估，实施例2的测试装置和实施例1相同，所不同的是用液体控制薄膜代替平坦的聚乙烯薄膜150。液体输送带具有结构化表面，它是由图2i所示的薄膜138的材料和结构所形成。施加位能于液体输送带上，增强液体的流动，有合适的盖层置于微结构化表面上。用压敏胶粘剂将此液体输送带附着在客机的水平地面基底上。胶粘剂是65∶35比例的丙烯酸-2-乙基己酯(EHA)和丙烯酸异冰片酯(IBOA)，涂布的层厚约2密耳。合适的盖还是油毡制的盖层(与液体输送带不粘合)。配置了地面排水口或孔，并抽真空(6英寸汞柱)。真空促使在油毡层或下面的区域连续脱水，这样有利于收集该区域溢流的液体。该系统的结构和测试示于图8a和图8b。

用压敏胶粘剂将液体输送带170附着到地面基底172上，再用盖174盖上。液体除去系统176在液体输送带170和基底172上具有孔178，这些孔178和导管180相连，而导管180连接到液体贮槽182和真空泵184上。液体输送带170的结构化表面包括许多凹槽或通道175(图8b)，至少有一些通道175与孔178相连呈液体连通。

对实施例2的此系统进行测试将其水平放置，在该系统上倾洒200毫升的红色水。将该系统再短时间倾斜到一边(例如，向174a这一边倾斜)，10分钟期间，在液体贮槽182内收集了170毫升的水(85％的除去率和收集率)。

实施例3——通过在微结构化薄膜的上部并垂直于其中的通道放置吸收带，来对图8a和图8b所示的液体除去系统进行改进。该系统在改进前示于图8a，改进后示于图9，吸收带185被置于微结构化薄膜170(在盖层174的下面)的上部，并和通道175正交。吸收带185连接着孔178，能让液体从相邻的一些通道175流向孔。每个吸收带的尺寸大致为0.5英寸×16英寸，在本实施例中用来对孔连接的吸收带子料是纸织物，例如，可从市场上购得的商品WYPALL(供应商是Kimberly-ClarkCorporation，Irving，TX，)。然而，吸收带可由其它的纸制品、织物、多孔性滤纸、海绵、纺粘型织物、非织造织物或其它类似材料(即，任何材料都应有充分小的孔隙，能起芯吸液体的毛细作用)。

将图9系统水平放置，在该系统上倾洒170毫升的红色水来测试该系统除去液体的效能，10分钟期间，在液体贮槽182内收集了155毫升水(91％的除去率和收集率)。

实施例4——再次对图8a所示的一个液体除去系统进行测试，所不同的是在液体输送带的结构化表面形成后，再在其上面压花，形成一些交叉通道。交叉通道用厚0.1875英寸的加热金属板的边缘来形成(结果形成宽度约0.125英寸的交叉通道)，但加热的金属丝、热刀或一些其它工具也可以满足熔化或压花结构化表面170中交叉通道187(图10)的需要。在液体输送带170被附着在基底172上后，再形成交叉通道187。如图10所示，交叉通道187沿着垂直于液体输送薄膜的通道175的方向延伸。交叉通道187的作用是将液体从邻近于每个孔178的通道175引入到孔178中。

实施例4液体除去系统(图10)的测试，是将其水平放置，在该系统上倾洒200毫升的红色水，短时间倾斜，10分钟期间，在液体贮槽182内收集了190毫升的水(95％的除去率和收集率)。

通过实施例1～4的除去率和收集率的比较证实，提供了与通道相连的孔，然后形成了交叉通道，对水平表面上的水的除去率和收集率明显增加。微型复制的通道捕集了水，并提供了将水通向交叉通道的工具，该交叉通道则将水流导向孔。上述实施例进行测试的结果证实了在所有其它条件相同的前提下，最后压花出交叉通道，对收集和除去溢流是非常有效的。

实施例5——用来收集、输送和除去液体的液体除去系统(另一种模拟的地面系统)，通过将液体输送带190(图11)附着到基底(图中未表示)上来形成。带190和实施例2中的带170相同，但其中没有孔，并同样地附着在基底上。一种合适的盖层194(即油毡层)再覆盖在液体输送带190上。在本实施例中，液体输送带190上没有通过的孔。而是沿着液体输送带190的一边装着一条排水汇流管195，(与带上的通道175相连，能使液体在其中流动)，进行抽真空(箭头197所指方向)。真空使得在油毡层(盖层194)下面的区域连续脱水，从而收集溢流的液体。

虽然用实施例5的液体除去系统进行溢流测试时，没有收集到定量的数据，但是，观察到溢流的液体在盖层下面被抽向排水汇流管进行了液体的流动和收集。

组II——被动式输送示例

对附着在基底上的液体输送薄膜用来收集、输送和除去液体的效果进行评价。被评价的系统设计成用于膝上型计算机，该系统具体装置在计算机键盘的下面，用以保护计算机的硬件免受液体的溢流和污染。该系统的侧视图示于图12a。金属的键盘支承板202有一个顶面和许多由底面延伸下来的支柱204。支柱204再置于基底或计算机外壳205上。薄的聚酯板206在整个金属板202的顶面上，延伸于金属板202和键盘208底面之间。

用吸水纸巾对该系统进行溢流试验作出评价。中心纸巾组合件(例如纸巾组合件210)被置于基底205和金属板之间。边上纸巾组合件212和214对准基底205上金属板202的两端。图12b是该系统装置从键盘208的顶面216观察的顶视图。顶面216形成了液体溢流的液滴区(在键盘208的下面，聚合物片206同样有用来收集来自键盘208的液体的液滴区和受液区，而且在相邻于聚合物征206的一端或二端形成了除液区)。

实施例6——在实施例6中，聚酯片206是平坦的未结构化的聚酯板，位于键盘206的底面和金属板202的顶面之间。聚酯片有几个预冲的孔，用来安装将键盘208固定到金属支承板202上的连接螺丝。

实施例7——在实施例7中，聚合物片206是在其上表面具有结构化表面的液体输送薄膜。该液体输送薄膜就是实施例2(如图2i所示)的液体输送带，它具有在键盘208下面沿着纵向延伸的通道。液体输送薄膜也有穿过它的预冲的孔，用来安装将键盘208固定到金属支承板202上的连接螺丝。

实施例8——在实施例8中，用作聚合物片206的液体输送薄膜和实施例7中的相同，所不同的是在液体输送薄膜上没有任何预冲的或切入其内的孔。用来将键盘208固定到金属板202上的螺丝直接拧紧在聚合物片206内，结果使这些螺丝周围有很好的密封。

溢流试验

为评价实施例6，7和8的液体除去系统的效果，进行了溢流试验。1盎司(约30毫升)含有红色食品色素的水放置在键盘的“G”键上，并使它静置2分钟。对键盘208的中排的键施压，使键盘208倾斜和轻微摇动。然后进行观察，并记录下在键盘的边缘和下面所吸收的液体量。纸巾210，212和214用作测定流入水向何处溢流的工具。在实际商业用途中，并不使用这些纸巾。然而，某种类型的收集装置可用于计算机键盘的用途中，例如，某些类型的贮槽、吸收剂或其它起液体收集作用的装置此外，收集到的液体可被输送到计算机的边缘，让其被吸收或流出计算机外壳。

在实施例6的溢流试验中，大部分的水收集在键盘208和金属板202的下面。当键盘208倾斜时，水从键盘208的前面和后面倾出。在聚酯薄膜206的顶面和底面上发现了水，而且也在金属板202的顶面上发现了水。

在实施例7的溢流试验中，水收集在键盘208和金属板202的侧面和下面。因为水被输送到薄膜206中作为螺丝用的间隙的孔里，所以也可在金属板202的下面收集水。当键盘倾斜时，水不从键盘208的前面或后面倾出。在薄膜206的上面和底面发现有水，而且在金属板202的上表面也发现有水。

在实施例8溢流试验中，大部分水收集在键盘208的后面，当键盘208倾斜时，水不从键盘208的前面和后面倾出。只在微结构化薄膜206的上面发现有水。而在金属板的上面没有发现水(估计这是由于在螺丝周围没有预冲孔，因此在螺丝周围的密封很有效)。

上述这些溢流试验的结果列于以下表1中。表1所列的数值表示从指出的各种来源收集的水量(重量)。

表1  在被动式输送实施例的溢流试验中所收集的水(重量，克)

	在金属板和薄膜上	在边上的纸巾212	在底部的纸巾210	在边上的纸巾214
					实施例6	4	0	14	4
实施例7	5	9.3	8.7	2
					实施例8	4	2	11	4

在实施例6，7和8的液体收集装置中，没有盖层(虽然多孔的盖层或滤层可用于膝上型计算机的用途，例如附着在结构化表面的非织造布多孔滤层)。通过溢流试验的观察和数据证实：使用微型复制的结构化表面收集和除去水，可以明显减少邻近的部件与水接触。在实施例8的溢流试验中，其中微结构化薄膜没有预冲的孔，在金属板的上面没有发现水，这意味没有水流过微结构化表面—水全部在其上面被收集并改变了流动方向。在本发明组合件的商业用途中，微结构化薄膜优选用压敏胶粘剂固定在支承基底上。

组III——使用微结构化材料增强蒸发功能

在评价本发明液体输送带的另一个试验中，建立了一个环境试验台，测定由于蒸发引起的在带的结构化表面上水的重量损失。该试验系统的主要部件示于图13。所述的主要组部包括：环境控制箱225，有斜坡面的贮槽230，数据采集系统(图中未显示)。

控制箱225是个五面结构的箱(底开口的箱)，由透明的聚碳酸酯塑料[商品名莱克桑(Lexan)]制成，其尺寸为：76厘米宽×122厘米长×41厘米高。箱有两个端面232和234，两个侧面236和238，以及顶面240。这些面沿着它们相接的棱边一起密封。在侧面236中开了个干燥空气的进口孔242，进口孔242离箱底为20厘米，离端面232为5厘米。也在侧面238中开了个空气出口孔244，出口孔244相对于端面234也是同样的位置(即，离箱底为20厘米，离端面234为5厘米)。将实验室空气供应源连接于干燥柱，然后用导管将干燥柱连接到箱225，使干燥空气经由进口孔242以2立方英尺/秒的流量供应给箱225。出口孔244保持在环境压力下，让空气从箱225向外流动。

试验系统中所形成的液体贮槽230，它设有两个在离开方向上向上倾斜的试验台板246和248。这两个试验台板和液体贮槽的其它部分由GILLFLOOR4017T轻量航空地板的面板(供应商M.C.Gill Corporation，EL Monte，CA.)制成。台板246和248是光滑而平坦的，它由端面板250和252，以及侧面板254和256所支承。中央有个侧面板258横跨着“V”型凹槽，将液体贮槽分成两个并排的镜象贮槽230a和230b。液体贮槽230的尺寸为：76厘米长×44厘米宽，两个台板246和248相对于水平面的倾斜度为11E，其靠近中央面板260的高度为8厘米，而靠近端面板250和252的高度为零。在每个蒸发试验开始时，将室温水倾倒到两个贮槽230a和230b中，测出水的容量为100厘米³，两个并排的贮槽中各为50厘米³。所成形的液体贮槽230模拟在飞机机翼腔内的部件，该部件容易受到由无意识收集的液体所引起的腐蚀，这是由于它们协同的和倾斜的几何形状(部分形成了V型贮槽)造成的。

数据采集系统是以具有RS-232串行接口的Ohaus GT4800质量衡算为基础的。质量衡算经由串行口连接到个人计算机上。将常规的Visual Basic application来周期性查询质量衡算并记录计算机上的读数。当液体贮槽置于其上时系统进行配衡，然后加水，并记录下质量的测量结果，直至水份完全蒸发为止。在控制箱内放了一个小型的手持湿度和温度监控装置，用来获得在实验期间条件的数值。

实施例9——在实施例9中，记录下在液体贮槽230中水的质量损失与时间关系的曲线，该贮槽230置于控制箱225内，开始记录时贮槽内液体的初始体积为100毫升。将液体输送带置于宽度方向上的中央，并沿着台板246和248使其从一端向下铺到每个台板的中间，从中央面板262铺到每个台板的相应端面板，就这样将将液体输送带的各个表面面积施加在液体贮槽中。液体输送带选用的宽度为0(没有薄膜)，5英寸，10英寸和15英寸。液体输送薄膜的组合物和形貌对这些试验操作中每一个都是相同的，而且也和用于实施例2(图2i)的相同。用来将薄膜附着在试验台板上的压敏胶粘剂也和实施例2所用的相同。

表2列出3对各种不同的薄膜结构进行每个试验所测得的蒸发速率(克/分)，以及起始时和最终时的温度和湿度。记录下对每种薄膜结构的实际质量损失，并示于图14中，图14是实际测得的蒸发速率曲线图(蒸发速率是以液体随着时间的重量损失的形式表示)。

表2  在受控的环境中对各种宽度的薄膜所测得的实验数据

薄膜厚度	起始湿度/温度	最终湿度/温度	蒸发速率
				无薄膜	41％和24℃	11％和24℃	0.10克/分
5英寸	41％和24℃	31％和23℃	0.23克/分
				10英寸	62％和24℃	62％和23℃	0.36克/分
15英寸	62％和24℃	62％和23℃	0.57克/分

实施例10——在实施例10中，记录下在液体贮槽230(但不使用控制箱225)中水的质量损失与时间关系的曲线。换句话说，是在实验室敞开的大气环境下对液体贮槽进行试验。如以上实施例9所述，将100毫升起始体积的液体加入液体贮槽23中。在无薄膜(薄膜宽度为零)和薄膜宽度为15英寸的条件下测出其蒸发速率。由于环境的温度和湿度不能控制，所以不记录温度和湿度条件，但是要在同一天对这二种薄膜情况(即无薄膜和使用宽15英寸的薄膜)进行试验，以尽量缩小其显著差异。图15所示是所采集到的液体随着时间的重量损失的数据。在无薄膜条件下的蒸发速率为0.041克/分，而用15英寸宽结构化表面的薄膜，其蒸发速率为0.24克/分。这些试验证实：使用本发明的被动式液体输送带可明显提高蒸发速率。可以认为，由于在具有通道的结构化表面上与周围大气接触的液体表面积明显增加，因此导致蒸发速率也明显增加。当然，从微结构化薄膜表面蒸发的液体可以是水(如上述实施例所述)，但也可根据用途要求为其它种类的液体。例如，液体可以是墨水或润滑剂，也可以是香水或燃料液，或者是上述这些类型的液体的混合物。

图16a和图16b说明液体流过具有许多平行通道的结构化表面的效果，具体是说明在将液体置于本发明的结构化表面上时，所获得的外露于大气的液体表面积的增加。

在其上面形成有许多通道252的结构化表面上，加入液体。在此说明性例子中，结构化表面有类似于图2a的形貌，它具有交替的峰254和谷256。液体260被加到结构化表面250上。所形成的通道252沿着每个通道能自动芯吸液体，将液体收集在其内，结果增加了液体在X方向上的空间分布。当液体260充满每个通道252时，在每个通道252的脊之间，在Y方向上液体的空间分布也增加，并且改变了在每个通道252内液体260在Z方向的弯月液面高度(如图16b所示)。靠近每个脊的液体，其暴露表面262更大。上述三维方向上的这些效应都起着增加液体260的暴露的蒸发有效表面积的作用，也具有增加液体从结构化表面250上蒸发的蒸发速率的功效。从试验结果可知，通过表面上液体“润湿”的扩大(这是液体沿着微结构化通道进行自动芯吸引起的)，以及通过每个通道中液体弯月液面的进一步扩大，使蒸发速率明显增加。最终的结果是液体以很大的表面积暴露于周围环境气氛的条件下。通入空气流，使其流过液体260和结构化表面250的上部，可进一步增加蒸发速率。

虽然没有进行关于上所述的具体试验，本发明的微结构薄膜表面在冷凝的用途上(从周围环境中收集水份，这与向周围环境释放水份的蒸发刚好相反)也是很有效的。上述二种现象都包括了热能部件的使用。为了产生冷凝，要使微结构化薄膜表面上的受液区温度比周围环境温度低得多，从而使液体冷凝在通道上。一旦液体发生冷凝后，通道就起着控制液体流动和改变所收集液体流动方向的作用，使其流到合适的除液区供收集或进一步处理之用。

组IV——用聚合物微结构化薄膜组件增强传热和传质

值得注意的是，本发明的微结构化表面可用来加强蒸发过程和冷凝过程中的传质。这些实施例说明：通过使用微结构化表面薄膜组合件是如何增强蒸发速率的，这和在主动液体流动和表面上还有施加的流动空气情况下使用非结构化材料刚好相反。液体输送薄膜可通过任何方式供液体流动之用，包括在支撑结构或任何自支承组件上。由此产生的优点包括：蒸发冷却效应，增湿，蒸发，以及在气流中发生冷凝进行组分的去除。

在蒸发冷却中，已有许多方法用来通过蒸发有效地使水冷却。蒸发冷却的主要工业用途是使空气和水接触来冷却大量水，因为许多工艺过程需要用冷却液，它的温度要低于可用的表面水的通常夏季温度。用喷淋池能冷却较少量的水，而大量水(高达100000加仑/分)用冷却塔冷却。在冷却塔内，水呈阶流式向下流过填料叠板(fill Pack)。填料叠板的结构设计成起阻挡水流直接降落，而是通常可将水变成水滴，增加水和周围气体的接触表面积的作用。在填料叠板内有开口通道，使得空气能在水的暴露表面上流过。空气的流动方向可以是与水流方向交叉的、向上并与水流方向相反的，或者采用把这二种流动方向组合起来的方式。填料叠板由木板条，薄板，具有蜂窝结构的塑料制成，它用来扩大空气/液体的接触面，从而提高二者间的传质速率，并尽量减少液体被夹带入空气流中的量。在蒸发器中，使用真空和薄板来增加蒸发速率。在某些蒸发系统中，将液体喷射，以在将液体和气体分隔开的界面上形成更大的气液接触界面积。气/液接触装置(包括蒸发冷却器、增湿器、热交换器等)，其现有装置的例子揭示在美国专利NO.3792841，NO.3395903，NO.3500615，NO.5055239和NO.5811035中。

在本发明中，气/液接触界面的增加是基于微型复制薄膜表面的润湿的，由于增加了表面接触(即增加了结构和液体间的接触面积)，使得夹带入气流中的液相降至最低限度。实验显示：在某些情况下，与无微结构化表面相比，传质可提高100％，并且固/液接触面的增加提供了液体接触的增加，从而使液体可能被夹带入空气中的现象减少。在其它应用中(例如增湿)，泡沫材料和纤维状结构物(如折叠纸)常被用作液体支承表面。在这些应用中，非挥发组分通常结垢聚集在表面上，这样会引起微生物的成长繁殖，并降低了增湿功能。采用本发明的微结构化薄膜，这样形成的结垢物很容易清理除去。至于如海藻和/或细菌之类的生长繁殖，可在薄膜材料中加入抗菌剂，能防止微生物的生长繁殖。

在所夹带的雾沫被聚并的情况下，本发明提供了一种方法，该法使液体和微结构化的大表面积的介质碰撞，从而使液滴要比接触光滑表面更有效地接触表面。沿着微结构化介质表面的芯吸作用促使了液体流动，并不阻碍液体流过冷凝液收集装置，从而使穿过介质的压降尽量小，以及有效地引导水以所要求的方式流到所要求的位置。

在一个较佳实施例中，本发明所提供的一个组合件用来提示在表面上流动的液体的蒸发速率，该表面包括具有第一和第二表面的薄膜，以及引起液体在所述薄膜的第一表面上流动的装置。第一表面是具有通道的聚合物微结构化表面，它适合用来承载在其上流动的液体。通道通常是由相互间隔开的伸出物(其间具有谷)所形成的，这样就可通过改变在每个通道内流动的液体的弯月面高度使第一表面上液体蒸发有效的暴露表面面积增加。引起液体流动的装置可包括任何合适的位能发生结构或系统，例如，泵、压差、重力等，或者是其组合。

在下列的一些实施例中，液体输送薄膜上的通道是平行的，并按液体流动的方向取向。然而，未必总是需要如此。相对的通道和液体流动的取向，可以有更多其他的选择，包括通道相对于液体流动的垂直方向延伸，或通道偏离液体流动的方向，以及在微型复制表面上进一步提供更多凸出体的可能性，来增加接触界面的表面积。

本组试验是用图17a所示的实验装置测定蒸发速率和冷却速率，该实验装置包括45E倾斜度的平面基底280。基底280有平面型上表面282，以及上端284和下端286。聚乙烯薄膜层290置于基底280的上表面282上。在这些实验中，聚乙烯层290不附着于上表面282上，而是就将它复盖在上表面282上。水源292有个导管294，它将在基底280的顶端284附近水引导到薄膜290上。水295沿薄膜290向下流动，被收集在靠近底端286的收集坝内(图中未显示)，然后从收集坝溢出流到收集贮槽296内。每个例子中的薄膜290的宽度为4英寸，在薄膜的顶部测定水的温度，然后再测定薄膜底部的水的温度。在薄膜290的微结构化表面上的空气流是由标准的罩式电风扇298提供的，罩式电风扇298置于靠近基底280的底端286处。如图所示，来自电风扇298的空气流导入的方向与薄膜290上面水流的方向相反。由电风扇298提供的空气流速通过限制电风扇的风的输入口大小来加以控制，并用靠近于薄膜290表面的热线风速计进行测量。

本实验用此系统来评价空气流速效应、水流流量和薄膜表面的微观形貌。测得的数据是在薄膜顶部和薄膜底部间的水温差，此水温的降低是蒸发速率的函数，并与水的潜热关连。空气是标准实验室内的空气，通常为70EF和50％的相对湿度。

对下列5种材料进行测试。

实施例12——平滑的聚乙烯薄膜，其中含有0.5％(重量)TRITON^TMX-100添加剂。

实施例13——具有微结构化通道表面的聚乙烯薄膜，其上面的通道为直线型。该聚乙烯薄膜含0.5％(重量)TRITON^TMX-100添加剂。用来制造薄膜的微结构化表面的有图案的模具有个形成的图案面，有来形成具有45度槽角，20密耳深的通道(如图176所示)这些。通道沿着由基底280形成的斜面向下延伸排列。

实施例14——具有微结构化通道表面的聚乙烯薄膜，其上面的通道为直线型。该聚乙烯薄膜含0.5％(重量)TRITON^TMX-100添加剂。用来制造薄膜的微结构化表面的有图案的模具有个形成的图案面，用来形成具有80度槽角，10密耳深的通道。这些通道沿着由基底280形成的的斜面向下延伸排列。

实施例15——具有微结构化通道表面的聚乙烯薄膜，其上面的通道为直线型。该聚乙烯薄膜含0.5％(重量)TRITON^TMX-100添加剂。用来制造薄膜的微结构化表面的有图案的模具有个形成的图案面，用来形成8密耳深的具有嵌套式矩形通道的通道。从截面图观察，薄膜具有如图18所示的结构，在一个较大的矩形主通道的基底上有四个较小的矩形通道(这种结构和美国专利NO.5728446的表1中所列的图案5的结构相同)。此薄膜的微结构化聚合物表面的相对尺寸和角度如下：第一级凹槽的角宽331＝10E，第一级凹槽的间距332＝229微米，第一级凹槽深度333＝203微米，凹槽夹角334(见图18a)＝95E，第二级凹槽的角宽335＝10E，第二级凹槽的间距336＝50微米，第二级凹槽深度337＝41，第一级峰的顶部宽338＝29微米，第二级峰的顶部宽339＝29微米，第一级凹槽的基底宽340＝163微米，第二级凹槽的基底宽341＝13微米，第一级凹槽壁的角宽342＝10E。这些通道被沿着由基底280形成的斜面向下延伸排列。

实施例16——具有微结构化通道表面的聚乙烯薄膜，其上面的通道为直线型。该聚乙烯薄膜含0.5％(重量)TRITON^TMX-100添加剂。用来制造薄膜的微结构化表面的有图案的模有个形成的图案面，用来形成具有40度凹槽角，45密耳深的通道。这些通道沿着由基底280形成的斜面向下延伸排列。

在三种动力学空气流速/水流量的条件下对上述5种聚乙烯薄膜材料试样进行试验。这三种动力学空气流速/水流量的条件如下：

情况1——空气流速152米/分，和水流量100克/分；

情况2——空气流速152米/分，和水流量330克/分；

情况3——空气流速305米/分，和水流量330克/分。

在情况1，2和3的条件下，对实施例12～15这五个实施例进行评价的结果列在以下表3中。

表3有效蒸发的试验结果(水温改变ΔT，单位为华氏度)

	情况1	情况2	情况3
				实施例12	0.7	0.65	1.0
实施例13	1.8	1.2	1.7
				实施例14	1.8	1.4	1.4
实施例15	1.9	1.5	1.3
				实施例16	1.6	0.6	1.3

通过实施例12(平坦薄膜)与实施例13～16(微结构化薄膜)的比较可知，将微型复制的结构化表面与有效的液体流速和空气流量结合起来用来促进蒸发，会非常明显地影响蒸发速率。几乎在所有的例子中，其蒸发速率比在相同的条件下使用平滑薄膜表面有非常明显的提高。也说明了反向的空气流速和水流量的关系，以及对于某些条件下微型复制表面结构最佳化的问题。

图17b说明了在微结构化薄膜表面290上液体295的厚度大于通道深度的情况，因此通道在相邻脊的上方连通。在这种情况下，薄膜290的微结构化表面仍然影响液体的暴露表面积，在液体295流过脊时液体表面上会有波动。在这种情况下，液体的厚度足够薄，以致能看得见薄膜表面的形貌，于是，微结构化表面对液体295暴露于外界环境的表面积能产生影响(使其增大)。当液体厚度增加时，液体表面的波动变得不明显，结果，形貌对液体暴露表面积的影响减小。图17b描绘了在薄膜290上一种液体流量的情况。如果流量减小，在薄膜290上的液体295的厚度将减少，最后成为如同图16b所示的情况。无论如何，只要液体的厚度保持在仍能使微结构化表面的形貌能影响液体的暴露表面积(通过影响液体的润湿特征和弯月面特征)，液体的蒸发速率总会获得提高。

本发明说明了液体输送微结构化带组合件，所述微结构化表面提供了芯吸液体的手段，所述液体在性质上可以是水性的，也可以是非水性的。所述表面可由注塑的丙烯酸树脂(用于要求耐久性的用途)或聚烯烃材料形成。胶粘剂提供了以与所要求的液体流动协调一致的方式，将微结构化带固定到结构上的手段。制成的带可含有各种不同的添加剂，例如，使得带是阻燃的、亲水的、杀菌的、疏水的、或能芯吸酸的、碱的、或油的物质等。带上可以有“V”型的或“U”型的或矩型的微型结构(或这些类型的组合)，这些结构的排列可以是辐射交叉的，直线型的，或其它规则或不规则的图案排列，从而满足在工业设计中对液体流动最佳化的要求。带可用于主动式或被动式的用途中。主动式系统是有位能施加于带的表面上，作为液体动动的驱动力。主动式系统可被设计成与汇流管或在带的表面施加位能的其它装置一起使用，或放置到能使用现有的位能发生源(即风或压差)的地方。将液体输送微结构化带与收集点(例如排水系统，吸收材料或收集容器)结合使用，可通过毛细作用进行液体的输送和除去。这种带也可通过此毛细作用机理用来配送液体；也可通过蒸发机理来分散液体。

为本发明的带提供了一种固定方法，该带能使复杂的结构受水份的侵入控制到最低限度。固定方法可以是用于固定的任何一种方法，例如，粘合、机械、静电、磁、或弱力固定法。如果固定方法用胶粘剂，所述胶粘剂可以是结构型的或压敏型的，它包括广泛类别的丙烯酸酯，非极性丙烯酸酯，合成橡胶，聚烯烃，或天然橡胶。机械固定的方法可包括塑性模锻(plastiform)，锁定楔销(locking tapers)，具有钩和环紧固件的背衬。本发明的带可用于各种工业用途中的液体处理，带来益处，例如，航天(即，通过对液体的蒸发和收集机理减少腐蚀)，透平空气压缩机(提高冷凝分离效率)，在工业过程中油的分离，在冷冻中除去冷凝液，在器具用途中提高冷凝液收集效率，在电子设备用途中控制溢流(即，计算机键盘)，除冰时的连续除水，除去和/或收集有危害性的液体(即，溶剂，液压液体，酸性介质，或碱性介质)，提高液体释放的效率(例如，墨水，涂料，燃料液，香水等)，从某个表面上除去特定的液体(例如，水，墨水或其它喷射液)，以及与检测装置相结合对有危害性的和无危害性的液体进行检测。

此处已公开了本发明的几个可供选用的实施方案。要知道，可将上述各种实施方案的特点，根据所涉及的液体流动的用途，汇集成任何所需要的组合、结构形成组合件。因此，本发明的各种改进和变化对于本技术领域内的行家是显而易见的，只要不脱离本发明的精神和范围。

Claims (70)

1.层合板组合件，它包括：

具有顶面和底面的液体控制层，所述顶层具有其上面有许多通道的微结构承载表面，因而有利于对置于其上的液体进行定向流动的控制；

板式基底层；

将液体控制层的底面附着到板式基底层的装置；

具有顶面和底面的盖层，盖层的底面置于液体控制层的顶面，以形成夹在液体控制层顶面和盖层之间的相对密封的通道结构；

沿着所形成的夹在液体控制层的顶面和盖层底面之间的通道结构使液体移动的装置。

2.如权利要求1所述的层合板组合件，其特征在于，所述通道具有第一级和第二级通道的两端，所述的使液体移动的装置在靠近第一级通道端从通道中抽取液体。

3.如权利要求2所述的层合板组合件，其特征在于，所述使液体移动的装置产生位能，引起液体流向第一通道的另一端，供排出之用。

4.如权利要求1所述的层合板组合件，其特征在于，所述盖层包括板式盖层。

5.如权利要求4所述的层合板组合件，其特征在于，所述板式盖层选自毡毯、砖片、油毡、木材、混凝土、金属或疲劳毡片。

6、如权利要求1所述的层合板组合件，其特征在于，所述通道由通常平行的一些脊形成，所述脊包括具有第一高度的第一组脊和具有更高第二高度的第二组脊。

7.如权利要求6所述的层合板组合件，其特征在于，所述第二组脊中每个脊的上部，其熔化温度低于脊的下部。

8.如权利要求1所述的层合板组合件，其特征在于，所述液体控制层是聚合物薄膜。

9.如权利要求1所述的层合板组合件，其特征在于，所述液体控制层的微结构承载表面上有改变特征的涂层。

10.如权利要求8所述的层合板组合件，其特征在于，所述聚合物薄膜中包含改变特征的添加剂。

11.如权利要求10所述的层合板组合件，其特征在于，所述添加剂选自阻燃剂、疏水剂、亲水剂、抗菌剂、无机物、金属颗粒、玻璃纤维、填充剂、粘土和纳米颗粒。

12.如权利要求1所述的层合板组合件，其特征在于，所述通道的几何形状选自直线形、曲线形、辐射形、平行、非平行、无规则形、或交叉形。

13.如权利要求1所述的层合板组合件，其特征在于，所述盖层是多孔的。

14.如权利要求13所述的层合板组合件，其特征在于，所述盖层是非织造织物。

15.如权利要求1所述的层合板组合件，其特征在于，所述盖层的底面用压敏胶粘剂固定到液体控制层的顶面上。

16.如权利要求1所述的层合板组合件，其特征在于，所述的固定装置是压敏胶粘剂。

17.如权利要求1所述的层合板组合件，其特征在于，所述的使液体移动的装置沿着通道结构形成压力梯度。

18.如权利要求1所述的层合板组合件，其特征在于，所述的液体控制层的顶面内至少形成一个交叉通道，用来促进液体在通道之间流动。

19.如权利要求18所述的层合板组合件，其特征在于，所述液体控制层有一个除液孔，它与交叉通道和使液体移动的装置连通。

20.如权利要求1所述的层合板组合件，其特征在于，所述的液体控制层的顶面具有形成在其内的许多交叉通道，用来促进液体在通道之间流动，所述的液体控制层有许多贯穿其中的除液孔，所述每个除液孔与交叉通道中一个和使液体移动的装置连通。

21.在具有许多通道的聚合物微结构化液体输送表面上，形成交错的液体流动路径的方法，所形成的通道能将其上流动的液体转向进入第一所要求的取向通道，并且控制表面上液体的移动或蒸发，所述方法包括：

在聚合物微结构化液体输送表面上至少形成一个交叉通道，能连接许多通道中至少两个相邻的通道，使液体在其间流动。

22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述通道形成的步骤包括：

对聚合物微结构化液体输送表面施加热量，用以形成其上的交叉通道。

23.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述通道形成的步骤包括：

对聚合物微结构化液体输送表面施加压力，用以形成其上的交叉通道。

24.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述通道由通常平行的许多脊形成，所述脊包括具有第一高度的第一组脊和具有更高第二高度的第二组脊，所述第二组脊中每个脊的上部，其熔化温度低于脊的下部，并且通道形成的步骤包括：

对聚合物微结构化液体输送表面，沿着直线型交叉通道的部分施加热量，达到一个温度足以熔化第二组脊的上部，但不致于熔融其下部。

25.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述通道由其间具有液体流动谷的许多通常平行的脊形成，并且通道形成的步骤包括：

切去相邻通道之间的脊的部分：

26.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述聚合物微结构化液体输送表面形成了一个层的顶面，该层具有相对的顶面和底面，并且进一步包括：

形成从所述层的顶面贯穿到底面的，并连接交叉通道的除液孔。

27.如权利要求26所述的方法，其特征在于，进一步包括：

促使液体在聚合物微结构化液体输送表面上流向除液孔。

28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，进一步包括：

将除液孔连接到液体收集容器中。

29.如权利要求21所述的方法，其特征在于，进一步包括：

将盖层附着在聚合物微结构化液体输送表面上。

30.如权利要求29所述的方法，其特征在于，盖层是多孔的。

31.液体处理层合组合件，它包括：

具有顶面和底面的液体控制层，所述顶面具有收集液体在其内的受液区和除液区，所述顶面具有其上面包含许多通道的微结构承载表面，从而有助于控制液体在顶面上从受液区到除液区的定向流动；

基底层；

将液体控制层的底面固定到基底层的装置；

将来自液体控制层的顶面的除液区的液体除去的装置。

32.如权利要求31所述的层合组合件，其特征在于，进一步包括：

位于所述液体控制层的顶面的受液区上的多孔性盖层。

33.如权利要求31所述的层合组合件，其特征在于，所述通道有通道的两端，并且所述除液装置在靠近通道的一个端从通道中抽取液体。

34.如权利要求33所述的层合组合件，其特征在于，所述除液装置在靠近通道的两端从通道中抽取液体。

35.如权利要求31所述的层合组合件，其特征在于，所述除液装置包括：

与除液区相连通的芯吸材料。

36.如权利要求31所述的层合组合件，其特征在于，各个通道在其整个长度方向上大致平行。

37.如权利要求31所述的层合组合件，其特征在于，所述除液装置包括在除液区内与通道连通的液体收集汇流管。

38.如权利要求37所述的层合组合件，其特征在于，所述除液装置包括在通道和液体收集汇流管内形成压力梯度的装置。

39.如权利要求31所述的层合组合件，其特征在于，所述液体控制层是聚合物层。

40.如权利要求31所述的层合组合件，其特征在于，所述液体控制层的微结构承载表面上具有改变特征的涂层。

41.如权利要求31所述的层合组合件，其特征在于，所述聚合物薄膜中包含改变特征的添加剂。

42.如权利要求41所述的层合组合件，其特征在于，所述添加剂选自阻燃剂、疏水剂、亲水剂、抗菌剂、无机物、金属颗粒、玻璃纤维、填充剂、粘土和纳米颗粒。

43.如权利要求31所述的层合组合件，其特征在于，所述固定装置是压敏胶粘剂。

44.如权利要求43所述的层合组合件，其特征在于，所形成的压敏胶粘剂形成为微结构承载表面。

45.如权利要求31所述的层合组合件，其特征在于，所述除液装置包括液滴收集器。

46.如权利要求31所述的层合组合件，其特征在于，所述受液区的温度比周围环境低得多，以导致液体在其上的通道中冷凝。

47.如权利要求31所述的层合组合件，其特征在于，所述液体选自水、墨水、润滑液、盥洗液、燃料油、香水及它们的混合物。

48.增加置于表面上的液体的蒸发速率的方法，它包括：

将一薄膜的外露面形成为其上面具有许多通道的聚合物微结构承载表面，所述通道由其间具有谷的大致相互隔开的一些伸出部分所形成；

将液体加到所述薄膜的聚合物微结构承载表面上，通道形成得有助于沿着每个将液体收集其内的通道自动芯吸液体，使得暴露的液体蒸发的有效表面积增加，这是由于其沿着每个通道的谷在X方向上的空间分布、其在每个通道的伸出部分之间在Y方向的空间分布，以及每个通道内液体的弯月面在Z方向上高度有差异的缘故；将微结构承载表面上增加了面积的液体蒸发的有效表面暴露于周围环境气氛中。

49.如权利要求48所述的方法，其特征在于，进一步包括：

将置于微结构承载表面上的液体暴露于流动的空气流中。

50.如权利要求49所述的方法，其特征在于，所述空气流在X方向流动。

51.如权利要求49所述的方法，其特征在于，所述空气流在Y方向流动。

52.如权利要求49所述的方法，其特征在于，所述的暴露面置于在大致垂直的平面上。

53.如权利要求48所述的方法，其特征在于，进一步包括：

在聚合物微结构承载表面上加入足够量的液体，用来形成液体在表面上的连续流动。

54.如权利要求53所述的方法，其特征在于，进一步包括：

收集在表面上流动的非蒸发液体。

55.如权利要求54所述的方法，其特征在于，进一步包括：

将从表面收集的液体再循环，供重新加入列表面上之用。

56.如权利要求53所述的方法，其特征在于，进一步包括：

将在表面上流动的液体至少一部分暴露于流动的空气流中。

57.如权利要求56所述的方法，其特征在于，所述空气流的流动方向与在表面上的液体流动的方向大致相反。

58.如权利要求56所述的方法，其特征在于，所述空气流的流动方向与在表面上液体流动的方向大致平行。

59.如权利要求53所述的方法，其特征在于，所述聚合物微结构承载表面有第一端和第二端，并进一步包括：

在靠近表面的第一端将足够量的液体加到表面上；并将表面取向，使其第一端比第二端高。

60.如权利要求48所述的方法，其特征在于，进一步包括：

在聚合物微结构承载表面内引入添加剂，其中添加剂选自阻燃剂、疏水剂、亲水剂、抗菌剂、无机物、金属颗粒、玻璃纤维、填充剂、粘土和纳米颗粒。

61.如权利要求48所述的方法，其特征在于，所述液体选自水、墨水、润滑液、盥洗液、燃料油、香水、及其混合物。

62.如权利要求48所述的方法，其特征在于，进一步包括：

提供在聚合物微结构承载表面上形成的附加表面结构特征，为的是增大其用来承载液体的表面积。

63.如权利要求48所述的方法，其特征在于，所述聚合物微结构承载表面具有在其第一和第二端之间延伸的大致平行的通道，并进一步包括：

将表面取向，使通道的一端高于另一端。

64.如权利要求48所述的方法，其特征在于，所述聚合物微结构承载表面具有在第一和第二端之间延伸的大致平行的通道，并进一步包括：

制备表面时其取向使得中间部分低于其第一端和第二端。

65.如权利要求48所述的方法，其特征在于，所述伸出部分包括脊。

66.如权利要求48所述的方法，其特征在于，所述伸出部分沿着通道是不连续的。

67.如权利要求48所述的方法，其特征在于，所述薄膜的微结构承载表面具有改变特征的涂层。

68.具有第一和第二主表面的薄型聚合物薄膜，它适合用于增大置于其第一表面上的液体的蒸发速率，所述的第一表面由其上具有通道的微结构承载表面形成，所述通道由其间具有谷的大致相互隔开的许多伸出部分形成，所形成的通道有助于沿着将液体收集在其内的每个通道自动芯吸液体，因而暴露的液体蒸发的有效表面积增加，这是由于其沿着每个通道的谷在X方向上的空间分布、其在每个通道的伸出部分之间在Y方向上的空间分布、以及每个通道内液体的弯月面在Z方向上高度有差异的缘故。

69.用于增大在表面上流动的液体的蒸发速率的组合件，所述组合件包括：

具有第一和第二主表面的薄膜，第一表面由其上具有一些通道的聚合物微结构承载表面形成，它适合于承载在其上流动的液体，所述通道由其间具有谷的大致相互隔开的一些伸出部分形成，致使在每个通道内流动液体的弯月面高度有差异，使得在第一表面上暴露的液体蒸发的有效表面积增加；以及引起液体在所述薄膜的第一表面上流动的装置。

70.如权利要求69所述的组件，其特征在于，进一步包括：

使空气流在暴露的液体蒸发的有效表面上定向流动的装置。

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